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原文传递水下地磁导航航迹规划算法研究

论文题名：	水下地磁导航航迹规划算法研究
关键词：	水下航行器;地磁导航;航迹规划算法;适配性能
摘要：	航迹规划是水下航行器实现长航时隐蔽导航的关键技术之一。以水下航行器地磁导航相关的航迹规划为应用技术背景，以提高航行器航迹规划精度为目的，围绕水下航行器地磁辅助导航的适配区选取规则和航迹规划算法进行了深入的理论分析与仿真验证。航行器运行的航迹与地磁图适配性密切相关，分析地磁图特征参数并选取适配区，使规划航迹应该尽可能穿越适配区;进行地磁图适配性约束下的离线航迹规划时，运用启发式搜索算法在适配区内规划出一条粗选航迹，并提出改进的随机型搜索算法对粗选航迹进行了优化;对提出的航迹规划算法进行仿真分析，并提出了混合航迹规划算法。　　主要工作如下: 　　(1)地磁图特征参数及适配区的选取:分析了基于遗传算法和支持向量机、分形维数、主成分分析法等适配区评价方法;给出了地磁图特征的参数包括地磁标准差、峰态系数、地磁信息熵、粗糙度、坡度以及相关系数的计算方法，分析了各地磁图特征参数在反映地磁图适配性的作用及相互联系;建立了多属性评价地磁图适配性的综合评价矩阵，采用基于Fuzzy集决策适配性的方法，并在此基础上提出了基于Vague集模糊决策的适配区选取规则。　　(2)地磁图适配性约束下的粗选航迹规划:基于地磁图适配区的选取规则的分析，提出采用Dijkstra算法求解地磁图适配性约束下的航迹规划问题;对Dijkstra算法的三种拓扑结构进行了详细分析;通过仿真得出了采用Dijkstra算法进行离线航迹规划的粗选航迹，并提出了通过增大局部窗口大小的方法减少Dijkstra算法所占内存空间过大的问题。　　(3)多约束下的航迹优化:对水下环境约束条件进行了分析与建模，包括地磁图特征约束、最大转向角约束、障碍物约束、路径规划时间约束;将多约束条件进行了归一化处理，建立了航迹评价优化模型;对粒子群的惯性权重的选取以及粒子编码方式进行了改进;并采用Dijkstra算法+粒子群优化算法的混合航迹规划算法得出了从起始节点要目标节点的最优航迹。　　(4)特性仿真:对地磁图特征参数与适配性的关系进行了仿真分析，且通过仿真验证了多属性决策方法选取地磁适配区的可行性。对上述航迹规划算法进行了仿真分析，仿真结果证明采用混合航迹规划算法比标准粒子群优化算法得出的航迹更优，验证了混合航迹规划算法的可行性。
作者：	余乐
专业：	仪器仪表工程
导师：	王立辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文