[发明专利]一种针对紧急救灾的多架飞机时间协同方法

说明书

技术领域

本发明涉及多平台的时间协同方法，具体地说，是指一种对多架飞机进行时间协同的方法。

背景技术

在抢险救灾活动中，飞机发挥了重要的作用。由于救灾任务的复杂性，往往一架飞机很难完成，需要多架飞机组成一个任务团队，而多架飞机的时间协同是实现飞机团队完成预定的任务必要条件之一。

现有的时间协同方法主要采取的是协调各架飞机的起飞时间、飞行速度和飞行路径长度等方法。但是在紧急救灾时，往往可执行任务的飞机可能正在执行其它任务，或已被指派了下一阶段的任务，仅仅通过已有的方法很难实现多架飞机之间的时间协同。

因此，非常有必要研究一种满足紧急任务条件下的多架飞机时间协同方法。

发明内容

为了克服现有技术不能在紧急任务条件下实现多架飞机的时间协同的缺陷，本发明提出一种时间协同方法，既可确保各架飞机完成紧急救灾任务，又不影响它们原有的任务计划。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤一：确定各架飞机可执行任务的空闲时段以及紧急任务的最后时限，并用时区以及时间点的形式进行表示。

所述的时区即时间区间X_i＝[sx_i，ex_i]，其中ex_i≥sx_i，i＝1，2，…n，sx_i表示第i架飞机空闲时段的起始时刻，ex_i表示第i架飞机空闲时区的结束时刻，则第i架飞机的时区长度|X_i|＝ex_i-sx_i。所述的时间点M＝[sM，eM]＝[px，px]，其中px表示紧急任务的最后时限，此时|X|＝0。

设两架飞机的空闲时区X和Y之间的时态逻辑关系为Ri(X，Y)，其中

Ri∈{Before，Meets，Overlaps，Starts，During，Finishes，Equals}

下面给出这7种时态逻辑关系的定义：

①X Before Y：表示时区X在Y之前，并且它们彼此不重叠；

②X Meets Y：表示时区X在Y之前，X的结束点是Y的开始点；

③X Overlaps Y：表示时区X在Y之前开始，且X、Y之间有重叠；

④X During Y：表示时区X完全包含在Y中，X、Y可在端点处重合；

⑤X Finishes Y：表示时区X、Y的结束点重合；

⑥X Starts Y：表示时区X、Y的开始点重合；

⑦X Equals Y：表示X、Y是两个相等的时区。

在①～⑦的基础上，加上①～⑥中X、Y交换构成的逆关系，所以任意两架飞机的空闲时区之间共有13种时态逻辑关系。

此外，点和点之间则有Before和Equals关系，而点和时区则存在Before、Starts、During和Finishes关系。

步骤二：根据紧急救灾任务需求确定时间协同目标及协同顺序，其中时间协同目标采用时区或时间点之间的时态逻辑关系来表示。

所述的时间协同目标是指由任务需求决定的，各架飞机空闲时区与紧急任务的最后时限之间的时态逻辑关系。通常紧急救灾任务的时间协同目标为：执行救援的第i架飞机的任务空闲时区X_i必须满足在任务最后时限M之前，同时执行保障任务的第j架飞机的任务空闲时区X_j必须包含第i架救援飞机的任务空闲时区X_i。此时，时间协同的子目标及其协同顺序可确定为：先实现X_i Before M，再实现X_i During X_j(i≠j)。

步骤三：将时间协同目标及与之有关的各架飞机的空闲时区(包括任务最后时限的时间点)之间的时态逻辑关系，用代数方法表示。

根据步骤一中定义的7种最基本的时态逻辑关系，可以列出时区(包括时间点)X和Y之间时态逻辑关系的代数表达式，如表-1所示。其中“Vs”表示比较大小。

表-1  时态逻辑关系的代数表达

具体操作如下：

(1)当X和Y均为长度非零的时区：X＝[sx，ex]，Y＝[sy，ey]，sx＜ex，sy＜ey时，有

Ri(X，Y)∈{Before，Meets，Overlaps，Starts，During，Finishes，Equals}

时态逻辑关系    数学表达式