潛艇是艦船中比較特殊的類型,主要是在水下運(yùn)動(dòng),為更好地隱藏行跡,對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和定位時(shí)需要依靠聲吶系統(tǒng)。為了能夠準(zhǔn)確獲取目標(biāo)的航跡,需要對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分析,此時(shí)需要依靠純方位系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。以往在該系統(tǒng)的求解中,采用的都是線性算法,為實(shí)現(xiàn)算法的優(yōu)化,本文提出在純方位系統(tǒng)中,應(yīng)用非線性最小二乘法,并基于人工智能優(yōu)化算法的遺傳算法,對(duì)全局最優(yōu)解進(jìn)行求取,最后通過模擬仿真,對(duì)算法的可行性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：3 頁

【部分圖文】：

方位系統(tǒng)中目標(biāo)速度變化曲線Fig.4Targetspeedchangecurveinazimuthsystem

S0專家學(xué)者經(jīng)過大量的研究后發(fā)現(xiàn)，候選量測(cè)并非適用于所有情況，所以在具體的計(jì)算過程中，必須對(duì)沒有候選量測(cè)的情況予以充分考慮。對(duì)于候選量測(cè)可以進(jìn)行如下定義，即S為存在，為不存在，如果量測(cè)值Z（k）滿足如下條件：Z(k)S1(k)·[Z(k1)]γ(2),(2)S0S0那么S成立，若是不滿足上述條件，則成立。當(dāng)成立時(shí)，可以對(duì)前一個(gè)時(shí)刻的預(yù)測(cè)值進(jìn)行使用，以此來對(duì)更新值進(jìn)行替代；當(dāng)S成立時(shí)，可選取最小的加權(quán)數(shù)作為正確量測(cè)，具體流程如圖1所示。圖1純方位系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的具體流程示意圖Fig.1Flowchartofbearingsonlysystemdataassociation假設(shè)純方位系統(tǒng)下同時(shí)存在2個(gè)目標(biāo)，由數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)可知，在某個(gè)時(shí)刻下，會(huì)同時(shí)出現(xiàn)2個(gè)虛假的量測(cè)值。在確保純方位跟蹤精度的前提下，對(duì)整個(gè)計(jì)算過程的耗時(shí)進(jìn)行縮減，可以利用多維概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)技術(shù)，即MPDA[5–6]。2純方位系統(tǒng)中人工智能非線性最小二乘法的應(yīng)用2.1應(yīng)用思路潛艇主要是在水下運(yùn)行，其種類相對(duì)較多，既有民用，也有軍用，可以滿足不同的使用需要，載人數(shù)量與潛艇的體積密切相關(guān)。潛艇為了不暴露自己，其在對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)和定位的過程中，一般采用的都是被動(dòng)方式，即綜合聲吶，借助聲波在水體當(dāng)中所具備的反射及傳播特性，利用電信號(hào)與聲波信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)距離測(cè)定，通過聲吶能夠?qū)λ履繕?biāo)的存在、位置、性質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)方向等進(jìn)行探測(cè)。潛艇通過對(duì)測(cè)量目標(biāo)輻射源信號(hào)的定位，可以獲取到目標(biāo)航跡，對(duì)目標(biāo)的運(yùn)行軌跡進(jìn)行分析的過程，即純方位目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析，簡稱BO-TMA。針對(duì)BO-TMA，國內(nèi)的專家學(xué)者在進(jìn)行研究的過程中，需要借助線性模型進(jìn)行解算，對(duì)于非線性數(shù)據(jù)需要借助非線性模型?

則可減少為100次迭代；3）對(duì)適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行合理選擇。該函數(shù)的選擇與目標(biāo)函數(shù)有關(guān)，遺傳算法求取最優(yōu)解是尋找極值的過程，因此，可以在不進(jìn)行任何處理的前提下，直接將NLS模型作為適應(yīng)度函數(shù)使用。2.4仿真驗(yàn)證為對(duì)本文提出的算法性能進(jìn)行驗(yàn)證，采用模擬仿真方法，結(jié)合非線性最小二乘算法在跟蹤目標(biāo)距離、航向、速度3個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，可以得到方位系統(tǒng)中目標(biāo)距離測(cè)距穩(wěn)定性曲線如圖2所示，方位系統(tǒng)中目標(biāo)距離航向變化曲線如圖3所示，方位系統(tǒng)中目標(biāo)速度變化曲線如圖4所示。圖2方位系統(tǒng)中目標(biāo)距離測(cè)距穩(wěn)定性曲線Fig.2Stabilitycurveoftargetdistancemeasurementinazimuthsystem圖3方位系統(tǒng)中目標(biāo)距離航向變化曲線Fig.3Rangecoursecurveoftargetinazimuthsystem可以清楚地看出，非線性算法的性能要比線性算法的性能好很多。因此，可以將非線性最小二乘法應(yīng)用于純方位系統(tǒng)中。3結(jié)語在艦船純方位系統(tǒng)的求解過程中，可以運(yùn)用的算法相對(duì)較多，除了常規(guī)的線性算法之外，還有人工智能算法、非線性算法等。本文通過對(duì)線性算法、遺傳算法以及非線性最小二乘法進(jìn)行仿真，最終得出如下結(jié)論：非線性最小二乘法在艦船純方位系統(tǒng)求解中的效果要明顯高于其他2種算法，說明該算法具有良好的使用價(jià)值。參考文獻(xiàn)：陳華東,王樹宗,韓云山,等.基于遺傳算法的非線性最小二乘在純方位系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].艦船科學(xué)技術(shù),2007,29(12):85–87.[1]董志榮.純方位系統(tǒng)TMA非線性最小二乘法——工程數(shù)學(xué)模型與算法[J].情報(bào)指揮控制系統(tǒng)與仿真技術(shù),2005(4):128–129.[2]易楊華.最小二乘支持向量機(jī)在船舶交通流特征分析中的應(yīng)用研究[J].中國水運(yùn),2016(4):71–7

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3532570