采用多目标优化的水下垂向单分量磁传感器定位

为确定水下布设的单分量磁传感器的准确位置,提出了基于多目标优化的定位方法。该方法利用测得的磁场数据,建立了以传感器空间位置为决策变量的多目标模型,并采用多目标粒子群算法对其进行优化求解。实验结果表明:该定位方法正确可行,可以解决单分量磁场均匀性导致定位误差大的问题。与传统方法相比,该方法具有定位精度高和鲁棒性强的特点。     

采用多种群搜索策略的微粒群算法调整消磁绕组

目前,常用的消磁系统调整方法一般都是针对舰艇磁场进行的,而较少考虑磁场梯度。为改善舰艇的磁隐身性能,应当同时考虑两者的有效衰减,由此确定的电流优化调整问题为多目标优化问题。为解决该问题,首先采用一种基于多种群搜索策略的微粒群算法分别求解两类目标函数的最优值,并将这两类最优值作为目标函数的归一化常数,然后选取一组适当的权重将多目标优化问题转化为单目标优化问题,并采用多种群微粒群算法求解该单目标优化问题。最后,采用一个典型的消磁系统优化调整问题来验证方法的有效性。实验结果表明:该方法不但能够实现舰船磁信号的削减,同时还能有效抑制舰船磁信号的波动。     

基于入侵杂草算法的水下目标TDOA定位方法

针对水下传感器网络中定位精度不高的问题,提出了一种基于入侵杂草算法的水下目标定位方法.利用入侵杂草优化算法,以定位误差为目标函数,优化设计未知节点的位置初值;利用初值和距离干扰参数估计粗略解,并引入目标定位误差来构造新的定位方程;根据加权最小二乘算法求解获得未知节点的精确解.通过与克拉美罗下界进行比较,验证了算法性能.仿真结果表明,提出的优化定位方法可得到更好的定位精度.     

基于舰船磁场模型的离线磁定位研究

目前,海上舰船磁场测量试验获得的数据一般为时间通过曲线,不能直接用于舰船磁场建模。为了解决上述问题,利用遗传算法良好的全局搜索能力,在目标舰船运动参数未知、磁探头存在姿态角的情况下,实现了一种基于单旋转椭球体磁场模型的离线磁定位算法.计算结果表明,该方法效果良好。     

PSO算法在舰船磁场磁体模拟中的应用

采用磁体模拟舰船磁场是一种常用且有效的方法,然而,过去磁模拟体位置的确定常依赖于人的经验,局限性较大。文中基于舰船磁场的磁偶极子模型,利用PSO算法对磁体的位置进行了优化。试验结果表明,该方法降低了人为经验对磁体模拟模型稳定性的影响,提高了磁体模拟法的精度。     

自适应LMS和相关算法在GMI磁传感器信号检测中的应用

在GMI磁传感器的研制中,微弱磁场信号经常淹没于电路固有噪声中。当非晶丝GMI(GiantMagneto-Impedance)磁传感器的输出信噪比小于0dB时,常规的峰值检波方法无法检出传感器信号。针对此问题,提出了一种新的微弱信号(信噪比小于0dB)检测方法,利用LMS自适应滤波算法提取非晶丝GMI磁传感器输出信号的特征参数,将该特征参数与理想参数进行相关运算,并根据相关值的大小来确定信号大小,从而实现对微弱磁信号的测量。仿真结果表明,采用LMS自适应滤波算法和相关分析相结合的方法,对于传感器输出信噪比等于-10dB的微弱信号,根据相关值与外磁场大小的对应关系,仍然可以确定外磁场大小。     

海上多无人机协同交叉定位的优化配置方法

针对多部无人机协同交叉定位,考虑无人机安全距离、通信距离和动力学约束条件下,解决多部无人机自动实现对飞行速度和角度的优化配置问题.提出了多机协同测向交叉定位方法,该方法先根据几何稀释度精度建立了不等式约束下的无人机运动参数单目标优化模型,再利用惩罚函数法将优化模型转换为无约束条件的极小值求解问题,最后利用粒子群优化算法获得各无人机飞行速度和角度估计值.仿真试验表明,该方法对不同无人机阵型和辐射源运动状态具有较强的适应性,相比直线飞行配置方法,其定位精度有较大的提高.     

静态半实物导弹仿真器试验用的相对目标定位体系结构

静态电子战(EW)试验评估了半实物导弹寻的器对一个真实环境(试验场)的反应,这里包括受到电子攻击的时候。本文描述了一个相对目标定位体系结构,它仅用静态平台上的传感器(GPS、INS、寻的器)在大地测量坐标系显示试验场结果。为导出大地测量坐标系中目标的位置,叙述一个“杆杠-力臂”校正过程,确定每个寻的器的位置和相应的仿真器的纵倾和偏航.寻的器定位参数与其目标定位变量组合,在大地测量坐标系中显示寻的器航迹点。为了在电子战破坏中识别真实的目标,本文介绍了航迹标记算法,这里需要用到惯性导航系统(INS)的偏流角。为了消除航迹图象中的闪烁噪声,在传感器坐标系中使用卡尔曼滤波器于目标定位变量,使航迹标记优化。还介绍了最近用反舰巡航导弹仿真器的电子战现场试验结果,以说明本文的方法在近实时确定电子战效果方面的可行性.在没有电子攻击情况下,将导出的目标位置和舰船的真实GPS试验场位置比较,量化目标定位精度.     

舰船固定磁场分量分离的一种新方法

为了准确了解舰船的固定磁场分布,进而对舰船磁性防护作出指导,用等效磁偶极子的方法对舰船固定磁场分量分离的方法进行了研究,通过对固定磁场垂直分量总和的曲线进行分析,根据磁偶极子组合产生磁场规律的先验知识,选择最佳的磁偶极子的排列方式,然后对磁偶极子磁矩范围进行估计,最后利用遗传算法这种全局优化算法求出磁源的参数,进而分离出固定磁场各个分量。仿真计算结果表明,该方法能够比较好地搜索到磁偶极子的最佳数目、位置和磁矩,可以用于舰船固定磁场的分离。     

多基地多目标无人机协同任务规划算法研究

在多基地多目标多无人飞行器(unmanned aerial vehicle,UAV)的协同任务规划这类约束条件众多、复杂且耦合的多目标优化与决策问题中,利用传统的粒子群优化算法在寻优时容易陷入局部最优,为此,提出了一种基于模拟退火的混合粒子群算法。基于攻打任务背景,综合考虑无人机的物理性能约束,搭建航迹长度最小适应度函数和威胁代价最小适应度函数以构造目标函数,先利用Voronoi图以及Dijkstra算法进行航迹规划,再利用基于模拟退火的混合粒子群算法进行任务分配。仿真结果表明:所提算法融合了模拟退火算法、粒子群优化算法的优点,能快速求解UAV任务规划的近似最优解,且与粒子群优化算法和模拟退火算法相比,在进化次数足够多的情况下该方法得到的结果更优。     

基于禁忌退火算法的巡航导弹航迹规划

针对巡航导弹航迹规划这个复杂的优化问题,一个禁忌退火混合优化算法被提出.首先,该算法是以基本模拟退火算法为基础.其次,为了加快该模拟退火算法的收敛速度,在恶化解的接受判断过程中,增加了一定动态的约束条件.最后,为了使最优解能够跳出局部最优的陷阱,使用了一个动态的禁忌表.仿真结果验证了该禁忌退火混合优化算法能够取得目标函数更优的航迹规划路径,从而有效提高巡航导弹的作战效能.     

利用最小二乘支持向量机求解潜艇内外磁场映射模型

为提高潜艇磁隐身能力,应对潜艇固定磁场进行实时监测,提出利用最小二乘支持向量机的潜艇内外磁场映射方法。结合内外映射法和最小二乘支持向量机原理,通过交叉验证优化模型参数,建立由内到外的潜艇磁场映射模型。以潜艇外部垂向固定磁场变化量为分析对象,仿真和实验结果均与标准值吻合良好。与径向基神经网络算法相比,该方法的泛化能力和推算精度有明显提高,且更符合工程实际,对闭环消磁技术的研究具有指导意义。     

随机动态规划的混合算法研究

针对随机条件下动态规划模型的主要特点,运用智能算法混合编程理论,设计了一种探索多阶段决策问题的智能混合算法.该算法首先将问题转化成一族同类型的一步决策子问题,然后利用随机模拟和遗传算法,依据训练样本形成的训练神经元网络,在单步决策中寻求最优策略和最优目标值,逐个求解,再据初始状态逆序求出最优策略序列和最优目标值.仿真结果表明,该算法具有一定的通用性,初始设计点可以随机产生,其计算精度不因函数的非线性强弱而受影响,对目标和约束的限制较少,可应用于多种形式的随机多阶段决策优化问题,较好地满足了随机动态规划模型求解和优化的要求.     

一种新的闭环消磁方法

提出了一种在通电过程中利用舰船磁信号获得动态通电波形的自动化消磁方法。该方法可在保证舰船磁性稳定的前提下,一次性地将其结果磁场处理到给定标准内,从而提高舰船磁性的处理效率。对实现该方法的硬件和软件结构进行了分析,提出了利用“人工智能”和“模糊控制”来确定磁信号与电流波形之间的关系。     

基于神经网络的绕组电流闭环控制方法

在解决闭环消磁绕组电流优化计算问题时,会面临将外部磁场推算误差带入电流反演计算或完备的基函数难以确定等问题。为了降低这些因素对舰船最终补偿效果的影响,从智能优化的角度出发,在讨论散布常数对模型预测误差的影响后,确定了适宜的散布常数,建立了内部磁场与补偿电流之间的径向基函数神经网络预报模型。该方法通过样本对网络进行训练,无须推算内外磁场,就能直接得到使绕组磁场与目标磁场拟合误差最小的补偿电流向量。对比其他数值建模方法,其换算精度有所提高,且选择不同的同维向量作为基函数对补偿结果影响较小。船模实验验证了该方法的有效性。     

基于差分进化算法的铁磁物体磁化率优化方法

针对工程中铁磁物体磁化率难以确定的问题,以单元表面积分铁磁物体感应磁场模型为基础,利用磁场测量值建立了多维磁化率数学优化模型,并运用具有全局多维寻优能力的进化差分算法对多维磁化率数学模型进行了求解,进而确定了铁磁物体的感应磁场分布。最后,设计了空心圆筒磁测实验,实验结果表明:该方法能有效获取铁磁物质多维磁化率,还能精确计算铁磁物体的感应磁场分布。     

舰船磁场动态检测中舰船航迹测量方法研究

针对目前采用GPS或全站仪定位时需要与舰船合作操作、效率低下等问题,提出了一种基于图像匹配定位技术的舰船航迹测量方法,即当舰船通过测量区域时,利用两台摄像机对其进行同步拍摄,然后将视频实时传输至笔记本,再用光流法、Meanshift算法和SURF特征对视频进行处理从而得到舰船在不同时刻的三维坐标,最终确定其航向和位置。实验结果表明:在10 m的拍摄距离下,目标定位误差平均为0.096 m。采用该方法对舰船航迹测量时定位精度较高且后期操作简单易行,具有非合作的特点。     

一种吞吐量优化的无人机飞行轨迹规划算法

基于无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)协作通信已成为满足下一代蜂窝用户需求的有效技术.UAV的飞行轨迹对通信服务质量有直接影响.为此,提出吞吐量优化的UAV飞行轨迹规划(UAV Trajectory Planning to Maximize Throughput,TPMT)算法.TPMT算法以最大化用户与UAV通信链路的吞吐量为目标函数,并通过求解目标函数规划UAV的飞行轨迹.先构建用户与UAV的信道模型,再建立最大化吞吐量的目标函数,然后,引用混合优化算法GASimplex求解目标函数.仿真结果表明,提出的TPMT算法能够快速收敛,并提高了吞吐量.     

针对磁目标定位失效的改进欧拉定位方法

为解决在偶极子磁场空间中存在部分场点使得磁梯度张量矩阵奇异而导致利用常规欧拉法进行磁目标定位时发生定位失效的问题,以及增强欧拉法在磁偶极子全空间的定位稳定性及可靠性,提出了一种改进的欧拉定位方法。该方法扩展欧拉方程系数矩阵为超定矩阵的形式,得到关于磁目标位置参数的超定方程组,利用冗余的磁场信息实现位置参数的稳定求解。仿真分析结果表明:改进的方法可以有效解决定位失效的问题;进行移动测量时,若磁梯度计在测量基线上产生一定幅度的上下随机浮动或发生随机自转时,该方法依然能够有效实现对磁目标的稳定定位。     

RSSI与凸规划相结合的无线传感器网络定位算法

凸规划定位算法是无线传感器网络中一种较为常用的非测距定位算法。针对该算法中信标节点的重叠区域过大导致未知节点定位精度不高的问题,提出了RSSI与凸规划相结合的改进定位算法。算法利用RSSI值与距离的相对关系,将原有凸规划定位中未知节点的存在区域进一步缩小,提升定位精度。由于算法中只增加了一次未知节点与信标的RSSI值通信过程,基本保留了原有凸规划算法实现简单实时性好的优点。仿真数据及基于CC2430平台的实验表明,改进后的算法相对原有凸规划算法定位精度有明显提升,平均可提升20%～25%。