一种舰艇防御方法、装置、防御辅助决策系统和存储介质与流程

1.本发明属于计算机领域，尤其涉及一种舰艇防御方法、装置、防御辅助决策系统和存储介质。


背景技术：

2.舰艇在水下面临的主要威胁是潜艇。潜艇在水下具有高隐蔽性，可在远距离处采用鱼雷或潜射反舰导弹等武器对舰艇实施打击，因此，舰艇在海上执行任务时必须实施有效的对潜防御作战，防止被敌潜艇突袭、攻击，保障自身安全。把任务区域按安全区和威胁区进行分类后，即可沿安全区与威胁区的交界线建立反潜防御圈，阻止敌潜艇从安全区进入威胁区，因此安全区与威胁区的分类在舰艇对潜防御作战中具有重要作用，可为战时或演习中舰艇指挥系统确定对潜防御作战相关战术决策提供重要依据。
3.现有的舰艇反潜防御方法对于安全区与威胁区的分类主要基于经验或半经验模型，威胁区一般定义为舰艇航向正前方及左右
±
(30
°
～40
°
)的扇面区域，威胁区的半径一般与敌潜艇的声纳探测距离或鱼雷等武器的攻击距离相当。但是，随着近年来潜艇性能的大幅提升，已经普遍具备了从舰艇侧方或后方进行突击的能力，现代高性能潜艇的攻击模式变得更新颖、多样、复杂，而用现有方法进行威胁区和安全区的分类逐渐暴露出通用性不强，对航速、航向、区域范围等情况的局限性要求较多等缺陷，已经不能满足舰艇对现代高性能潜艇防御作战的需求。
4.因此，现有的舰艇防御方法存在划分威胁区和安全区不精确的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供一种舰艇防御方法，旨在解决现有的舰艇防御方法存在划分威胁区和安全区不精确的问题。
6.本发明实施例是这样实现的，一种舰艇防御方法，包括：
7.获取探测区域中第一目标对应的第一位置；
8.依据所述第一位置、所述第一目标的动力与攻击性能特征，以及舰艇航行路线确定所述第一目标位于第一位置时的威胁等级；
9.基于所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征、舰艇航行路线、对所述第一目标位于设定区域位置的威胁等级进行测算；
10.综合所述第一目标位于所述第一位置、所述设定区域位置时的威胁等级，对所述舰艇航行路线进行规划。
11.本发明实施例的另一目的在于提供一种防御辅助决策系统，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述舰艇防御方法的步骤。
12.本发明实施例的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述
舰艇防御方法的步骤。
13.本发明实施例提供的一种舰艇防御方法，包括：获取探测区域中第一目标对应的第一位置；依据所述第一位置、所述第一目标的动力与攻击性能特征，以及舰艇航行路线确定所述第一目标位于第一位置时的威胁等级；基于所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征、舰艇航行路线、对所述第一目标位于设定区域位置的威胁等级进行测算；综合所述第一目标位于所述第一位置、所述设定区域位置时的威胁等级，对所述舰艇航行路线进行规划。在本发明中，依据舰艇的行进特征、第一目标的动力和攻击性能特征以及两者的位置关系等多方面因素实现了对于第一目标位于舰艇探测区域中的各个位置时对舰艇的威胁程度的精确测算，并依据该测算结果将探测区域精确地划分为危险区域和安全区域，并以此进行舰艇航行路线的规划，保证了舰艇的航行安全。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法的流程图；
15.图2为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法中获取第一位置的流程图；
16.图3为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法中获取第一目标的动力性能特征与攻击性能的流程图；
17.图4为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法中第一位置威胁等级测算的流程图；
18.图5为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法中设定区域位置威胁等级测算的流程图；
19.图6为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法中安全航行路线规划流程图；
20.图7为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法中第一位置威胁等级测算的示意图；
21.图8为本发明实施例提供的一种舰艇防御方法中危险区域和安全区域分类示意图
22.图9为一个实施例中防御辅助决策系统的内部结构框图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
25.本发明实施例提供的一种舰艇防御方法需通过防御辅助决策系统来实现，防御辅助决策系统可以是独立的物理服务器或终端，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群，可以是提供云服务器、云数据库、云存储和cdn等基础云计算服务的云服务器；终端可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机等，但并不局限于此；所述防御辅助决策系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所
述处理器执行所述计算机程序时实现本发明所提出的舰艇防御方法的各个步骤；该防御辅助决策系统还包括网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该防御辅助决策系统的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行舰艇防御方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行舰艇防御方法。防御辅助决策系统的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，防御辅助决策系统的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是防御辅助决策系统外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
26.如图1所示，在一个实施例中，提出了一种舰艇防御方法，本实施例主要以该方法应用于上述防御辅助决策系统来举例说明，该防御辅助决策系统搭载在舰艇上并能够对舰艇进行控制。一种舰艇防御方法，具体可以包括以下步骤：
27.步骤s102，获取探测区域中第一目标对应的第一位置；
28.在本实施例中，第一目标可以是潜艇、军舰或者其它类型的军事设备，此为可选择的具体实施方式，在此不作具体限定；第一位置为开始探测时第一目标所在的位置；本实施例通过探测设备探测第一目标的第一位置，其中探测设备可以是雷达、声呐系统或者其它类型的探测器，此为可选择的具体实施方式，在此不作具体限定。
29.步骤s104，依据所述第一位置、所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征，以及舰艇航行路线确定所述第一目标位于第一位置时的威胁等级；
30.在本实施例中，依据第一目标的动力与攻击性能特征对第一目标在第一位置时在舰艇航行过程中能够达到的最大攻击范围进行测算，并将该范围与舰艇的航行路线进行比较，以确定第一目标所在的第一位置是否是对于舰艇具有威胁性的位置，从而确定第一位置的威胁等级，其中具有威胁性是指舰艇处在第一目标的攻击范围之内，存在受到第一目标攻击的危险。
31.步骤s106，基于所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征、舰艇航行路线、对所述第一目标位于设定区域位置的威胁等级进行测算；
32.在本实施例中，设定区域位置为防御辅助决策系统按照预设的选定规则在探测区域中选定的位置，设定区域位置不与舰艇位置和第一位置重合；本实施例通过将第一目标所在的位置由第一位置更改为设定区域位置进行模拟以对设定区域位置的威胁等级进行测算，测算完成后再重新确定设定区域位置进行威胁性测算，直至将探测区域中的所有位置的威胁性测算完毕。
33.步骤s108，综合所述第一目标位于所述第一位置、所述设定区域位置时的威胁等级，对所述舰艇航行路线进行规划；
34.在本实施例中，依据所测算的第一位置、设定区域位置时的威胁等级将探测区域划分为第一目标针对于舰艇的危险区域和安全区域，并依据该划分结果对于舰艇的航行路线进行调整和规划，以保证第一目标始终位于不对舰艇构成威胁的安全区域中。
35.本发明依据舰艇的行进特征、第一目标的动力和攻击性能特征以及两者的位置关系等多方面因素实现了对于第一目标位于舰艇探测区域中的各个位置时对舰艇的威胁程度的精确测算，并依据该测算结果将探测区域精确地划分为危险区域和安全区域，并以此进行舰艇航行路线的规划，保证了舰艇的航行安全。
36.在一个实施例中，如图2所示，步骤s102具体可以包括以下步骤：
37.步骤s202，以初始时刻的舰艇位置为原点建立坐标系，所述初始时刻为舰艇开始探测的时刻。
38.在本实施例中，坐标系以水面为坐标平面以开始探测时舰艇的所在位置为原点建立的直角坐标系，x轴与y轴相互垂直，x轴可以是东西朝向、南北朝向或者其它朝向，此为可选择的具体实施方式，在此不作具体限定；本实施例以横坐标和纵坐标的最小刻度建立坐标网格，其中最小刻度所表示的实际长度可以取海里、公里、米或者其它的长度，此为根据实际的精度需求而选择的具体实施方式，在此不作具体限定；再者，设定区域位置可选择为坐标网格上的坐标点，坐标点的选择顺序可以是横坐标和纵坐标由小到大的顺序，也可以是坐标点距离第一位置由近到远的位置，此为可选的具体实施方式，在此不作具体解释。
39.步骤s204，令在所述初始时刻所述第一目标在所述坐标系中的位置为所述第一位置。
40.在本实施例中，令第一位置所在的坐标网格点的坐标为第一位置的坐标(xn,yn)，该坐标可量化表示第一目标与舰艇之间的距离，比如以1海里为坐标系的最小刻度，若第一位置的坐标为(53，62)，则表示第一目标在x轴正方向53海里，y轴正方向的62海里处。
41.在一个实施例中，如图3所示，所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征通过以下步骤获取：
42.步骤s302，获取所述第一目标的身份特征，所述身份特征包括外形特征和行为特征；
43.在本实施例中，通过特征获取设备(比如电子望远镜、远程相机、远程摄像机或者其它类型的图像或影像设备，此为可选择的具体实施方式，在此不作具体限定)对于第一目标的外形和行为进行监控和抓拍，以获取包含有第一目标的身份特征的图像或影像数据。
44.步骤s304，依据所述身份特征识别所述第一目标的型号；
45.在本实施例中，对包含有第一目标的外形特征和行为特征的图像或影像数据进行分析，并提取其中的具有辨识度的关键特征信息，比如第一目标为潜艇，可提取潜艇的外部轮廓，鱼雷发射口的位置及数量，驱动螺旋桨的位置及数量，浮潜方式，转向方式等关键特征信息，再将关键特征信息与潜艇数据库中的各个型号的潜艇的特征信息进行比较，将与第一目标匹配度最高(具有最多的相同特征信息)的潜艇型号作为第一目标的信号，比如型号为a1，b1，c1的潜艇，其特征信息与第一目标的关键特征信息相同的个数分别为3个，5个，4个，则令第一目标的信号为b1，其中关键特征信息的选择及其数量依据精度要求而定，此为可选择的具体实施方式，在此不作具体限定。
46.步骤s306，确定所述型号对应的军事装备的动力性能特征与攻击性能特征；
47.在本实施例中，若第一目标为潜艇，导出第一目标的型号所对应的性能参数信息，将其中的动力性能参数与攻击性能参数提取出来作为动力性能特征与攻击性能特征。
48.如图4所示，在一个实施例中，步骤s104具体可以包括以下步骤：
49.步骤s402，令所述第一目标从所述第一位置以任意速度v和任意朝向航行能够到达的所有位置的集合为潜在位置区域，其中0＜v＜v
max
，v
max
为所述第一目标的最大航行速度；
50.在本实施例中，如图7所示，潜在位置区域为第一目标在舰艇在当前航行过程中所
能到达的所有区域，潜在位置区域可用以第一位置为圆心，以v
max
×
t为半径的圆表示，其中t为从所述初始时刻开始的航行时长，所述潜在位置区域的范围内的任意一位置满足以下方程：
51.(x-xn)2 (y-ym)2≤(v
max
×
t)252.其中，xn、ym分别为所述第一位置的横坐标和纵坐标，x、y分别为所述第一目标从所述第一位置以任意速度v所到达的位置的横坐标和纵坐标。
53.步骤s404，确定所述舰艇航行路线与所述潜在位置区域的最近距离；
54.在本实施例中，令所述潜在位置区域的边界与所述舰艇航行线路所在直线的最短距离为所述最近距离，若当前舰艇航行线路经过潜在位置区域内，则最近距离为0，所述最近距离通过以下公式确定：
[0055][0056]
其中，v
ship
为舰艇航行速度，r
nm
(t)为所述最近距离。
[0057]
步骤s406，依据所述最近距离和所述第一目标的最大攻击距离将所述第一位置分类为安全位置或危险位置；
[0058]
在本实施例中，对于0≤t≤t
warn
中的任意t，若r
nm
(t)》r
max
，则将所述第一位置分类为安全位置；否则，则将所述第一位置分类为危险位置，其中，t
warn
为舰艇应对威胁所需的最短时间，r
max
为最大攻击距离；当第一位置为安全位置时，第一目标在舰艇以当前航行路线和航行线路进行航行的任意时刻均无法对舰艇构成攻击威胁；当第一位置为危险位置时，则在舰艇以当前航行路线和航行线路的航行过程中至少有一个时刻第一目标会对舰艇构成攻击威胁。
[0059]
如图5所示，在一个实施例中，步骤s106具体可以包括以下步骤：
[0060]
步骤s502，选取所述探测区域中除所述第一位置和舰艇位置外的任一位置作为设定区域位置；
[0061]
在本实施例中，用设定区域位置替代第一位置进行模拟，即测算开始探测时第一目标位于设定区域位置的情况下，该定区域位置的威胁等级。
[0062]
步骤s504，对所述设定区域位置进行威胁等级测算，并依据测算结果将所述设定区域位置分类为危险位置或安全位置；
[0063]
在本实施例中，依据预设的选取规则选取设定区域位置，在依据步骤s104的方法对对设定区域位置的威胁等级进行测算。
[0064]
步骤s506，重复执行上述步骤，直至将所述探测区域中的所有位置的危险等级测算完成。
[0065]
在本实施例中，设定区域位置的选取顺序可以是依据与第一位置的距离由近到远的顺序，或者在探测区域范围内从x、y轴坐标最小到最大的顺序，或者是其它选取顺序，此为可选择的实施方式，在此不作具体限定。
[0066]
如图6所示，在一个实施例中，步骤s108具体可以包括以下步骤：
[0067]
步骤s602，如图8所示，将由所述安全位置所在的区域范围划分为安全区域，将由所述危险位置所在的区域范围划分为危险区域；
[0068]
在本实施例中，将判定为安全位置的第一位置及设定区域位置标记第一颜色，比如绿色，安全区域是指当第一目标位于其中时，舰艇航行所经过的位置第一目标攻击范围之外的区域；将判定为危险位置的第一位置或设定区域位置标记为第二颜色，比如红色，危险区域是指当第一目标位于其中时，舰艇航行所经过的位置第一目标攻击范围之内的区域，其中第一颜色和第二颜色的颜色选取为可选的具体实施，在此不作具体限定；
[0069]
步骤s604，探测所述第一目标当前位置，并判定其是否处于所述安全区域；
[0070]
在本实施例中，通过探测设备对第一目标当前位置进行探测锁定，当第一目标的位置位于由绿色点集组合成的区域时，则判定第一目标处于安全区域；当可移动的第一目标的位置位于由红色点集组合成的区域时，则判定第一目标处于危险区域；当第一目标进入危险区域时，防御辅助决策系统生成警报指令。
[0071]
步骤s606，若所述第一目标处于所述安全区域，则判定舰艇的当前航行路线为安全航行路线，可沿当前航行继续航行；
[0072]
步骤s608，若所述第一目标处于所述危险区域，则对舰艇的航行路线和/或航行速度进行调整，以重新确定所述安全区域和所述危险区域，直至所述第一目标处于所述安全区域；
[0073]
在本实施例中，警报信息包括第一目标的位置信息，行进方向信息以及行进速度信息，当第一目标处于危险区域时，依据警报信息对舰艇的航行路线和/或航行速度进行调整，比如第一目标位于北偏东30
°
方向20海里处以16节的速度向舰艇方向行进，则令舰艇以南偏西30
°
方向以大于16节的速度行进，在行进过程中，防御辅助决策系统会以舰艇新的速度和行进方向对探测区域重新划定安全区域和危险区域，直至第一目标重新进入安全区域。
[0074]
在本发明中，依据舰艇的行进特征、第一目标的动力和攻击性能特征以及两者的位置关系等多方面因素实现了对于第一目标位于舰艇探测区域中的各个位置时对舰艇的威胁程度的精确测算，并依据该测算结果将探测区域精确地划分为危险区域和安全区域，另外还可根据第一目标的行进特征的变化对舰艇的行进特征作出相应的调整，进而对安全区域和危险区域进行重新划分，即实现了对于安全区域和危险区域的划分具有高度的实时性，能够及时应对第一目标的高度不确定的行迹变化，避免舰艇遭受到第一目标的攻击，可进一步保证舰艇的航行安全。
[0075]
本发明还提出了一种防御辅助决策系统，所述防御辅助决策系统包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
[0076]
获取探测区域中第一目标对应的第一位置；
[0077]
依据所述第一位置、所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征，以及舰艇航行路线确定所述第一目标位于第一位置时的威胁等级；
[0078]
基于所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征、舰艇航行路线、对所述第一目标位于设定区域位置的威胁等级进行测算；
[0079]
综合所述第一目标位于所述第一位置、所述设定区域位置时的威胁等级，对所述舰艇航行路线进行规划。
[0080]
其中，该防御辅助决策系统还包括网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包
括非易失性存储介质和内存储器。该防御辅助决策系统的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现舰艇防御方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行舰艇防御方法。防御辅助决策系统的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，防御辅助决策系统的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是防御辅助决策系统外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0081]
本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的防御辅助决策系统的限定，具体的防御辅助决策系统可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0082]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：
[0083]
获取探测区域中第一目标对应的第一位置；
[0084]
依据所述第一位置、所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征，以及舰艇航行路线确定所述第一目标位于第一位置时的威胁等级；
[0085]
基于所述第一目标的动力性能特征与攻击性能特征、舰艇航行路线、对所述第一目标位于设定区域位置的威胁等级进行测算；
[0086]
综合所述第一目标位于所述第一位置、所述设定区域位置时的威胁等级，对所述舰艇航行路线进行规划。
[0087]
应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0088]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0089]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0090]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
[0091]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。