潛艇是艦船中比較特殊的類型,主要是在水下運動,為更好地隱藏行跡,對水下目標進行探測和定位時需要依靠聲吶系統(tǒng)。為了能夠準確獲取目標的航跡,需要對目標的運動軌跡進行分析,此時需要依靠純方位系統(tǒng)來實現(xiàn)。以往在該系統(tǒng)的求解中,采用的都是線性算法,為實現(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,對全局最優(yōu)解進行求取,最后通過模擬仿真,對算法的可行性和有效性進行驗證。 

【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)，候選量測并非適用于所有情況，所以在具體的計算過程中，必須對沒有候選量測的情況予以充分考慮。對于候選量測可以進行如下定義，即S為存在，為不存在，如果量測值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。當成立時，可以對前一個時刻的預(yù)測值進行使用，以此來對更新值進行替代；當S成立時，可選取最小的加權(quán)數(shù)作為正確量測，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)下同時存在2個目標，由數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)可知，在某個時刻下，會同時出現(xiàn)2個虛假的量測值。在確保純方位跟蹤精度的前提下，對整個計算過程的耗時進行縮減，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行，其種類相對較多，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，其在對水下目標進行探測和定位的過程中，一般采用的都是被動方式，即綜合聲吶，借助聲波在水體當中所具備的反射及傳播特性，利用電信號與聲波信號之間的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)距離測定，通過聲吶能夠?qū)λ履繕说拇嬖�、位置、性質(zhì)以及運動方向等進行探測。潛艇通過對測量目標輻射源信號的定位，可以獲取到目標航跡，對目標的運行軌跡進行分析的過程，即純方位目標運動分析，簡稱BO-TMA。針對BO-TMA，國內(nèi)的專家學(xué)者在進行研究的過程中，需要借助線性模型進行解算，對于非線性數(shù)據(jù)需要借助非線性模型?

則可減少為100次迭代；3）對適應(yīng)度函數(shù)進行合理選擇。該函數(shù)的選擇與目標函數(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仿真驗證為對本文提出的算法性能進行驗證，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距離、航向、速度3個方面進行綜合分析，可以得到方位系統(tǒng)中目標距離測距穩(wěn)定性曲線如圖2所示，方位系統(tǒng)中目標距離航向變化曲線如圖3所示，方位系統(tǒng)中目標速度變化曲線如圖4所示。圖2方位系統(tǒng)中目標距離測距穩(wěn)定性曲線Fig.2Stabilitycurveoftargetdistancemeasurementinazimuthsystem圖3方位系統(tǒng)中目標距離航向變化曲線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，可以運用的算法相對較多，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。本文通過對線性算法、遺傳算法以及非線性最小二乘法進行仿真，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值。參考文獻：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在船舶交通流特征分析中的應(yīng)用研究[J].中國水運,2016(4):71–7

【參考文獻】：
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