[发明专利]一种舰船航行态势快速控制方法

权利要求书

1.一种舰船航行态势快速控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤A：将执行同一任务的所有舰船称为协同方船舶，作为协同方船舶任务对象的舰船称为目标船舶，它们的数量分别为n和m，协同方船舶若由r种不同的舰船组成，则对其中相同舰船进行编组，即其中n_l为每种相同舰船的数量；已知在大地坐标系中当前时刻协同方船舶P_i的位置信息p_i＝[x_i,y_i]和航行速度v_i、目标船舶P_j的位置信息p_j＝[x_j,y_j]和航行速度v_j，0＜i≤n,i∈N₊，0＜j≤m,j∈N₊，N₊表示正整数；用采集到的其所能感知范围内所有的舰船位姿信息，建立该区域内航行态势模型，步骤如下：

步骤A1：计算第i条协同方船舶产生的单一航行态势，即：

T_i^c(p)＝F_i^c(p,p_i,v_i) (1)

式中，F_i^c(p,p_i,v_i)为第i条协同方船舶的航行态势函数，p为在大地坐标系中任意一点的位置；

步骤A2：计算第j条目标船舶产生的单一航行态势，即：

式中，为第j条目标船舶的航行态势函数；

步骤A3：将区域内双方舰船产生的单一航行态势相加得该区域的总航行态势，即：

步骤B：给定任务完成时双方舰船所形成的总航行态势为T_f，该航行态势为：

T_f＝F(α₁,...,α_n,t) (4)

式中，α₁，…，α_n为与航行态势T_f相关的双方舰船的位姿和速度变量；假设在任务启动后的任意时刻t_k，k∈N₊时，协同方船舶实际位置为而要达成该期望态势T_f，此时协同方船舶位置应为则t_k时刻相同协同方船舶航行目标和实际舰船存在的排列有：

步骤C：在t_k时刻，基于最终航行态势T_f，以形成T_f所需时间最短和在最短时间相同时总位移最短原则确定此时相同协同方船舶航行目标和实际舰船的排列对应关系，确定最优的各舰船对应最优航行目标的步骤如下：

步骤C1：在排列A中选择其中第l个排列，则相同协同方船舶和形成最终航行态势T_f时的协同方船舶存在以下对应关系：

则按以下方式计算协同方船舶实际位置同目标位置的位移和总位移

步骤C2：计算在第l个排列下各协同方船舶到达其对应航行目标点的时间公式如下：

上述时间均为α₁，…，α_n的函数，记取得最小值时参数α₁，…，α_n的值为：

将代入第l个排列下所有得序列进一步求得该序列中元素的最大值max S_i，对第l个排列所有均求得与之对应和max S_i；

步骤C3：计算在第l个排列下各协同方船舶到达其对应航行目标点的最短时间如下：

步骤C4：计算在A种排列中的最小值，则在t_k时刻各协同方船舶到达其对应航行目标点的最短时间为：

并得到与最短时间对应的q个排列

步骤C5：对步骤C4中所得q个排列计算与之对应的航行总位移则在t_k时刻全部协同方船舶到达其对应航行目标点最短总位移为：

并得到与最短总位移对应的排列

步骤C6：对步骤C5中所得β个排列若β＝1则认为该排列为t_k时刻的最优排列，各协同方船舶航行目标位置由该排列确定；若β1则在β个排列中任选1排列作为t_k时刻的最优排列，各协同方船舶航行目标位置由任选的排列确定；

步骤D：根据所选取的最优排列中各协同方船舶与航行目标位置的对应关系，设定各协同方船舶航行方向，并以按此方向行驶，直至t_k+1时刻；

步骤E：在t_k+1时刻，返回至步骤B，并按步骤B和步骤C再次计算t_k+1时刻的最优排列，并给出各协同方船舶航行方向，直至达成任务完成时双方舰船所形成的总航行态势T_f。