(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111412115.8 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 中国人民解 放军战略支援 部队信息 工程大学 地址 450000 河南省郑州市高新区科 学大 道62号 (72)发明人 夏青　吴传均　陈刚　 (74)专利代理 机构 郑州大通专利商标代理有限 公司 41111 代理人 周艳巧 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 10/04(2012.01) G06F 16/9537(2019.01) (54)发明名称 面向任务的多维度效能评估方法 (57)摘要 本发明属于任务环 境效能评估技术领域， 特 别涉及一种面向任务的多维度效能评估方法， 构 建任务在环境影响下的多维度指标的效能评估 框架， 该效能评估框架基于面向任务的时空综合 环境影响模型实现， 其中， 综合环境影响模型采 用在时空坐标系中记录综合环境随空间位置及 时间连续变化用于量化环境对任务影响的函数 模型， 通过对模型进行栅格化处理， 基于最短时 间代价和最小威胁程度代价的路径搜索来获取 任务活动的可到达时空范围、 任务对环境的适应 程度及在可行方案时空范围内的最优 执行方案， 进而实现多个维度的任务效能评估 预测。 本发明 可实现任务在环境影响下包括极端表现、 任务时 空范围及最佳综合表现的全方位评估， 更加科 学、 合理， 便 于实际场景应用。 权利要求书3页 说明书21页 附图6页 CN 114254875 A 2022.03.29 CN 114254875 A 1.一种面向任务的多维度效能评估方法， 其特 征在于， 包 含如下内容： 构建任务在环境影响下的多维度指标的效能评估框架， 该效能评估框架基于面向任务 的时空综合环境影响模型实现， 其中， 综合环境影响模型采用在时空坐标系中记录综合环 境随空间位置及时间连续变化用于量化环境对任务影响的函数模型， 多维度指标包含： 基 于综合环境影响模型以达成任务的最短时间为指标来评估任务对任务极端表现能力、 预测 评估因环境和态势影响形成的任务活动应当规避时空区域边界， 评估在环境能力和态势影 响下任务活动可到 达时空区域范围， 及 在环境综合影响下任务活动的最佳表现； 对时空综合环境影响模型进行栅格化处理， 沿时空坐标系坐标轴以相同空间和时间间 隔将时空分割为时空单 元立方体， 将时空单 元立方体作为时空体素； 将任务执行方案已确定时空坐标的起点和目标点作为锚点， 利用时空轨迹追踪算法来 预测任务执行对象沿空间直线运动中直线段在时空中的最短时间代价； 基于最短时间代价 通过路径搜索来求解时空棱镜， 并利用求解的时空棱镜获取任务活动可到达时空范围， 基 于空间轨迹可重叠或交叉原则在不同时间段 的任务活动可到达时空范围区段中 以综合威 胁代价最小为目标搜索出时空环境中任务活动最优路径； 基于任务活动的可到达时空范围、 最短时间代价对应的任务对环境的适应程度及最小 威胁程度代价对应的在可行方案时空范围内的最优执行方案对任务时空环境影响效能进 行多维度评价。 2.根据权利要求1所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 时空综合环境 影响模型表示为函数随时间T连续变化的环境变量E(T)、 态势变量S(T)和能力变量P(T)的 数学模型F＝M(E(T),S(T),P(T))， 其中， 通过确定地表一点为原点， 以向东方向为X轴， 向北 方向为Y轴， 以时间T为竖直向上的Z轴， 建立三维直角坐标系， 以该三维直角坐标系作为时 空坐标系。 3.根据权利要求1或2所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 基于最短 时间代价通过路径搜索来求解时空棱镜， 将相邻空间栅格中心之 间运动的时空轨迹作为连 接当前时空点和目标空间栅格中心， 且首尾相 接的多个时空直线段构成的连续时空轨迹； 每一时空直线段处于不同时空体素中， 且除当前时空点和目标空间栅格中心外， 每段的时 空起始点和结束点为时空轨迹传入和穿出时空体素的时空坐标； 时空轨迹追踪按序依次根 据上一次穿出时空体素的时空坐标作为下一段时空直线段运动的时空起始 点， 结合空间移 动方向、 时空体素时空范围及在时空体素内按特定方向行驶的最大速度计算穿出时空体素 时的时空坐标， 直至在空间上到达目标空间栅格中心， 利用求解的时空棱镜获取任务活动 可到达时空范围， 其中， 时空棱镜包含： 用于描述任务活动应当避免时空 区域的危险逃逸时 空棱镜及用于描述可到达时空 区域的可达域时空棱镜， 利用可达域时空棱镜和危险逃逸时 空棱镜两者所表示时空区域范围的差集 来评估预测任务活动可到 达时空范围。 4.根据权利要求3所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 在随时间连续 变化环境中， 假设每个可能在 越野途中经过的空间点均由一个最早到达时间和最晚停留时 间构成该途径点在时空坐标系中的最早到达时空点和最晚停留时空点； 所有 可能途径点的 最早到达时空点和 最晚停留时空点分别构成连续的用于描述未来和过去时空面的下和上 棱锥形时空表面； 将起始时空点作为下锚点、 到达时空点作为上锚点， 以下和上棱锥形两个 时空表面作为边界面， 两边界面之 间的时空区域作为所求解的用于表示能够按时完成任务权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114254875 A 2的越野者可能出现的时空范围的可达域时空棱镜区域。 5.根据权利要求4所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 针对可达区域 的预测评估， 将起始时空点作为下锚点、 到达时空点作为上锚点， 以起始 时空点开始， 计算 任务执行时可能经过的每一个空间点的最早到达时间， 利用这些最早到达时间相应的时空 点来形成可达域时空棱镜的下棱锥边界面； 以到达时空点开始， 反向计算在能够准时到达 终点的前提下， 任务执行时可能经过的每一个空间点能够停留的最 晚时间， 利用这些最 晚 时间相应的时空点形成可达域时空棱镜的上棱锥 边界面； 针对获取的上、 下棱锥边界面， 通 过交集运算来获取通过 可达域时空棱镜表示的目标时空范围。 6.根据权利要求3所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 危险逃逸 时空 棱镜区域按照时间及影响时空范围划分为用于描述危险事件发生时空范围的发生区、 用于 描述因活动能力受限不可能逃离危险事件波及时空范围的波及区,及用于描述因活动能力 受限如果没有 经历危险事件不可能到达时空范围的真空 区， 其中， 波及区的下时空边界、 发 生区的除上下边界以外的时空边界及真空区上时空边界三者一起分割出一个闭合时空区 域， 利用该闭合时空区域作为用于表示完成任务必须躲避或因危险事件无法到达的时空区 域范围的危险逃逸时空棱镜， 危险逃逸时空棱镜下锚点是危险事件开始 时刻的时空边缘， 上锚点是危险事 件结束时刻的时空边 缘。 7.根据权利要求6所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 危险逃逸 时空 棱镜求解中， 上下边界面均位于危险事件发生的空间范围内， 其中， 下时空边界面求解时， 从危险事件发生的时刻开始， 以环境 允许的最大速度和最优路径并以危险事件的空间边缘 为目的地， 向过去反向推算危险事件范围内所有空间点能够脱离危险的最 晚出发时间， 对 应的时空点即构成连续的棱锥形时空表面， 该棱锥形时空表面即为用于表示越野者所 处时 空低于该时空面时能够逃离 即将发生的危险事件的危险逃逸时空棱镜的下时空边缘； 上时 空边界面求解时， 从危险事件结束的时刻开始， 以环境允许的最大速度和最优路径从危险 事件的空间边缘向内行驶， 向未来正向推算危险事件范围内所有空间点在危险事件结束后 能够到达的最早时间， 对应的时空点即构成连续的棱锥形时空表面， 该连续的棱锥形时空 表面即为用于表示当前越野者如果没有受到过危险事件影响必然不可能出现在该时空面 之下的危险逃逸时空棱镜的上时空边 缘。 8.根据权利要求5或7所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 在时空体 素中向未来或过去推算时空边界面时， 建立开放列表和已定列表， 将点状锚点， 散列多点状 锚点， 线状锚点， 以及面状锚点边线附近位于空间栅格中心的时空点直接加入已定列表， 将 位于面状锚点内部位于空间栅格中心且时间在面状锚点附近的时空点也加入已定列 表， 对 现有已定列 表四周临近的空间栅格中心 点进行最短时间代价评估， 将评估后形成的时空点 添加至开放列表； 从开放列表中查找时间最早的时空点加入已定列表， 采用路径搜索算法 依据此点向空间临近的八个方向搜索， 更新开放列表中临近时空点的最早到达时间， 或评 估未评估的空间栅格中心并加入开放列 表， 再次查找开放列 表中时间最短的时空点加入已 定列表， 依此循环， 直至计算出每个空间栅格中心的最早可能到达的时间； 计算空间栅格中 心位置的最 晚停留时空点时， 从开放列表中具备最 晚停留时间的时空点开始， 反向搜索每 个空间栅格中心的最晚出发时间。 9.根据权利要求1所述的面向任务的多维度效能评估方法， 其特征在于， 在栅格化的时权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114254875 A 3