【摘要】：水下潛器突防路徑規(guī)劃除了與傳統(tǒng)的路徑規(guī)劃一樣需要考慮障礙物的避碰、路徑長(zhǎng)短與路線平滑性的最優(yōu)化,還需要面對(duì)來(lái)自于敵方的探測(cè)與防御掃描系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的威脅,這就需要水下潛器的路徑規(guī)劃更加注重路徑的隱蔽性。水下突防空間就是根據(jù)已知數(shù)據(jù)的海底地形障礙與敵方聲吶障礙進(jìn)行規(guī)劃建模,為此,本論文針對(duì)基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的水下突防空間的突防路徑規(guī)劃進(jìn)行了探討,本篇論文進(jìn)行的工作內(nèi)容如下:首先,在擁有著大部分已知環(huán)境數(shù)據(jù)的電子海圖的基礎(chǔ)上,對(duì)海底地形三維空間的環(huán)境以及路徑規(guī)劃所需要考慮的已知靜態(tài)威脅進(jìn)行了三維建模,將突防空間進(jìn)行離散化處理,簡(jiǎn)化規(guī)劃算法。之后簡(jiǎn)要分析了三種水下因素對(duì)規(guī)劃路徑的影響。其次,簡(jiǎn)述了模糊控制理論以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論的理論知識(shí),基于模糊控制理論體系與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法體系,提出了基于模糊邏輯的水下潛器的路徑規(guī)劃方法與基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的潛器路徑規(guī)劃方法,進(jìn)行仿真驗(yàn)證了兩種路徑規(guī)劃算法的可行性,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,分析了其算法各自的優(yōu)劣性。然后,本文針對(duì)于兩種算法各自的優(yōu)劣性,研究了模糊邏輯與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法相結(jié)合的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論知識(shí),梳理了算法理論基礎(chǔ)。之后使用了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的搜索下一個(gè)可行節(jié)點(diǎn)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了水下潛器在突防空間中尋找突防路徑的功能。之后基于模糊神經(jīng)算法的理論基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了適用于突防空間的突防算法。接著提出了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的水下突防空間的路徑規(guī)劃避障代價(jià)函數(shù),并仿真分析了各個(gè)不同的函數(shù)參數(shù)對(duì)潛器規(guī)劃路徑的影響。之后對(duì)動(dòng)態(tài)威脅進(jìn)行了建模處理,研究了突破動(dòng)態(tài)威脅的路徑規(guī)劃方法,設(shè)計(jì)了包含有動(dòng)態(tài)威脅代價(jià)的目標(biāo)代價(jià)函數(shù)。最后,對(duì)基本的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化的誤差反傳法進(jìn)行了改進(jìn),采用共軛梯度法與最小二乘法相結(jié)合的混合型算法來(lái)進(jìn)行優(yōu)化模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)參數(shù),并驗(yàn)證了混合算法有效性。之后對(duì)三種水下因素進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,明確了其對(duì)路徑規(guī)劃的影響。接著對(duì)突防空間進(jìn)行了三維建模,運(yùn)用改進(jìn)型算法進(jìn)行了水下潛器在突防空間的全局路徑規(guī)劃的仿真,之后進(jìn)行了在全局路徑規(guī)劃的基礎(chǔ)上加入了動(dòng)態(tài)的聲吶探測(cè)威脅區(qū)域之后潛器路徑規(guī)劃的仿真,通過仿真結(jié)果可以得到設(shè)計(jì)的算法可以達(dá)到總代價(jià)之和最小的性能指標(biāo),可以得知此算法可以很好的規(guī)避障礙,完成突防空間的突防任務(wù)。
【圖文】：

圖 1.1 水下龍蝦（RoBUR-001) 圖 1.2 Depth X我國(guó)自 70 年代初就開始大規(guī)模的發(fā)展水下潛器方向的研究，且相應(yīng)的取得了巨的發(fā)展。1994 年 10 月，“探索者”號(hào)水下潛器在西沙群島范圍海域成功的下潛至水將近 1000 米深處，成為我國(guó)水下潛器探測(cè)領(lǐng)域的先驅(qū)。1995 年 10 月，借助于俄羅斯面的科技支持，“CR-01”號(hào)潛器在夏威夷海域成功潛入了水下 5300 米深處，同時(shí)拍到了海底的錳結(jié)核礦的具體的分布情況，獲得了清晰可識(shí)別的海底照片、錄像與聲吶采集到了大量的珍貴的數(shù)據(jù)。它的實(shí)驗(yàn)成功，極大的推進(jìn)了我國(guó)海洋技術(shù)的發(fā)展，將國(guó)在水下無(wú)人潛器領(lǐng)域的技術(shù)一步跨越了 20 年，同時(shí)表明了我國(guó)已成為繼美、法、俄等國(guó)之后，又一個(gè)可以研制探測(cè) 6000 米海深的水下潛器的國(guó)家之一。1.2.2 水下突防發(fā)展現(xiàn)狀水下突防的主要任務(wù)目標(biāo)就是指水下潛器需要在保證準(zhǔn)確，快速的前提下安全的破敵方設(shè)置的突防空間防線，進(jìn)而能順利的完成所設(shè)定的突防任務(wù)。自從第二次世界戰(zhàn)以來(lái)，反潛武器裝備的發(fā)展非常迅速，各國(guó)都非常重視反潛艦艇以及搭載的反潛設(shè)

圖 1.1 水下龍蝦（RoBUR-001) 圖 1.2 Depth X我國(guó)自 70 年代初就開始大規(guī)模的發(fā)展水下潛器方向的研究，且相應(yīng)的取得了巨的發(fā)展。1994 年 10 月，“探索者”號(hào)水下潛器在西沙群島范圍海域成功的下潛至水將近 1000 米深處，成為我國(guó)水下潛器探測(cè)領(lǐng)域的先驅(qū)。1995 年 10 月，借助于俄羅斯面的科技支持，“CR-01”號(hào)潛器在夏威夷海域成功潛入了水下 5300 米深處，同時(shí)拍到了海底的錳結(jié)核礦的具體的分布情況，獲得了清晰可識(shí)別的海底照片、錄像與聲吶采集到了大量的珍貴的數(shù)據(jù)。它的實(shí)驗(yàn)成功，極大的推進(jìn)了我國(guó)海洋技術(shù)的發(fā)展，將國(guó)在水下無(wú)人潛器領(lǐng)域的技術(shù)一步跨越了 20 年，同時(shí)表明了我國(guó)已成為繼美、法、俄等國(guó)之后，又一個(gè)可以研制探測(cè) 6000 米海深的水下潛器的國(guó)家之一。1.2.2 水下突防發(fā)展現(xiàn)狀水下突防的主要任務(wù)目標(biāo)就是指水下潛器需要在保證準(zhǔn)確，快速的前提下安全的破敵方設(shè)置的突防空間防線，進(jìn)而能順利的完成所設(shè)定的突防任務(wù)。自從第二次世界戰(zhàn)以來(lái)，反潛武器裝備的發(fā)展非常迅速，各國(guó)都非常重視反潛艦艇以及搭載的反潛設(shè)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U674.941

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本文編號(hào)：2612207