水下地磁導(dǎo)航航跡規(guī)劃算法研究.pdf

1、航跡規(guī)劃是水下航行器實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)航時(shí)隱蔽導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)之一。以水下航行器地磁導(dǎo)航相關(guān)的航跡規(guī)劃為應(yīng)用技術(shù)背景，以提高航行器航跡規(guī)劃精度為目的，圍繞水下航行器地磁輔助導(dǎo)航的適配區(qū)選取規(guī)則和航跡規(guī)劃算法進(jìn)行了深入的理論分析與仿真驗(yàn)證。航行器運(yùn)行的航跡與地磁圖適配性密切相關(guān)，分析地磁圖特征參數(shù)并選取適配區(qū)，使規(guī)劃航跡應(yīng)該盡可能穿越適配區(qū);進(jìn)行地磁圖適配性約束下的離線航跡規(guī)劃時(shí)，運(yùn)用啟發(fā)式搜索算法在適配區(qū)內(nèi)規(guī)劃出一條粗選航跡，并提出改進(jìn)的隨機(jī)型搜索算

2、法對(duì)粗選航跡進(jìn)行了優(yōu)化;對(duì)提出的航跡規(guī)劃算法進(jìn)行仿真分析，并提出了混合航跡規(guī)劃算法。
　　主要工作如下:
　　(1)地磁圖特征參數(shù)及適配區(qū)的選取:分析了基于遺傳算法和支持向量機(jī)、分形維數(shù)、主成分分析法等適配區(qū)評(píng)價(jià)方法;給出了地磁圖特征的參數(shù)包括地磁標(biāo)準(zhǔn)差、峰態(tài)系數(shù)、地磁信息熵、粗糙度、坡度以及相關(guān)系數(shù)的計(jì)算方法，分析了各地磁圖特征參數(shù)在反映地磁圖適配性的作用及相互聯(lián)系;建立了多屬性評(píng)價(jià)地磁圖適配性的綜合評(píng)價(jià)矩陣，采用基于Fu

3、zzy集決策適配性的方法，并在此基礎(chǔ)上提出了基于Vague集模糊決策的適配區(qū)選取規(guī)則。
　　(2)地磁圖適配性約束下的粗選航跡規(guī)劃:基于地磁圖適配區(qū)的選取規(guī)則的分析，提出采用Dijkstra算法求解地磁圖適配性約束下的航跡規(guī)劃問(wèn)題;對(duì)Dijkstra算法的三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)分析;通過(guò)仿真得出了采用Dijkstra算法進(jìn)行離線航跡規(guī)劃的粗選航跡，并提出了通過(guò)增大局部窗口大小的方法減少Dijkstra算法所占內(nèi)存空間過(guò)大的問(wèn)題。<

4、br>　　(3)多約束下的航跡優(yōu)化:對(duì)水下環(huán)境約束條件進(jìn)行了分析與建模，包括地磁圖特征約束、最大轉(zhuǎn)向角約束、障礙物約束、路徑規(guī)劃時(shí)間約束;將多約束條件進(jìn)行了歸一化處理，建立了航跡評(píng)價(jià)優(yōu)化模型;對(duì)粒子群的慣性權(quán)重的選取以及粒子編碼方式進(jìn)行了改進(jìn);并采用Dijkstra算法+粒子群優(yōu)化算法的混合航跡規(guī)劃算法得出了從起始節(jié)點(diǎn)要目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)航跡。
　　(4)特性仿真:對(duì)地磁圖特征參數(shù)與適配性的關(guān)系進(jìn)行了仿真分析，且通過(guò)仿真驗(yàn)證了多屬性決