水下地磁導航航跡規(guī)劃算法研究.pdf

1、航跡規(guī)劃是水下航行器實現(xiàn)長航時隱蔽導航的關鍵技術之一。以水下航行器地磁導航相關的航跡規(guī)劃為應用技術背景，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航的適配區(qū)選取規(guī)則和航跡規(guī)劃算法進行了深入的理論分析與仿真驗證。航行器運行的航跡與地磁圖適配性密切相關，分析地磁圖特征參數(shù)并選取適配區(qū)，使規(guī)劃航跡應該盡可能穿越適配區(qū);進行地磁圖適配性約束下的離線航跡規(guī)劃時，運用啟發(fā)式搜索算法在適配區(qū)內規(guī)劃出一條粗選航跡，并提出改進的隨機型搜索算

2、法對粗選航跡進行了優(yōu)化;對提出的航跡規(guī)劃算法進行仿真分析，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、分形維數(shù)、主成分分析法等適配區(qū)評價方法;給出了地磁圖特征的參數(shù)包括地磁標準差、峰態(tài)系數(shù)、地磁信息熵、粗糙度、坡度以及相關系數(shù)的計算方法，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;建立了多屬性評價地磁圖適配性的綜合評價矩陣，采用基于Fu

3、zzy集決策適配性的方法，并在此基礎上提出了基于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)劃問題;對Dijkstra算法的三種拓撲結構進行了詳細分析;通過仿真得出了采用Dijkstra算法進行離線航跡規(guī)劃的粗選航跡，并提出了通過增大局部窗口大小的方法減少Dijkstra算法所占內存空間過大的問題。<

4、br>　　(3)多約束下的航跡優(yōu)化:對水下環(huán)境約束條件進行了分析與建模，包括地磁圖特征約束、最大轉向角約束、障礙物約束、路徑規(guī)劃時間約束;將多約束條件進行了歸一化處理，建立了航跡評價優(yōu)化模型;對粒子群的慣性權重的選取以及粒子編碼方式進行了改進;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)點要目標節(jié)點的最優(yōu)航跡。
　　(4)特性仿真:對地磁圖特征參數(shù)與適配性的關系進行了仿真分析，且通過仿真驗證了多屬性決