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异构多节点探测系统配置优化技术研究
| 论文题名： | 异构多节点探测系统配置优化技术研究 |
| 关键词： | 异构声纳;优化配置;集群路径规划;动态搜索效率 |
| 摘要： | 随着水下海战场向深远海、复杂环境不断延伸，对集群化、智能化的水下探测能力需求日益迫切。其中，搭载于移动平台的异构多节点声纳协同探测系统，具有节点数量多、工作模式灵活机动、战略威慑力强等综合优势。然而，异构节点探测性能差异性大，多节点态势与运动路径对探测性能影响显著等问题，成为异构多节点系统优势发挥的瓶颈。本文旨在利用群智能优化算法，针对不同应用需求，进行与探测效能互耦的节点声纳阵位、阵列方向、行动路径优化，实现更优定位精度、更大探测范围、更高搜索效率的多节点协同探测能力。 本论文基于群智能优化算法，从多节点协同工作的探测目标、定位目标、搜索接近目标三个阶段，分别进行建模和优化。首先针对多节点目标探测效能分析需求，基于探测区域、地理环境、探测节点平台条件、探测节点性能、目标声特征等要素，构建了环境-目标-平台效应耦合的异构多节点探测系统效能分析模型，实现了异构多节点探测系统的动态分析;在此基础上，针对给定区域的协同目标定位问题，以双节点系统定位为例，构建了基于蜂群优化算法与改进鲸优化算法的多节点定位配置优化方法，实现全域高定位精度准则下的多节点阵位优化与节点阵列方向的联合优化;最后针对多工作模式下的多节点目标搜索问题，巡逻模式下，利用基于nsga2算法的集群路径规划技术，实现了对给定区域的高效率搜索覆盖。应召模式下，利用基于隐马尔可夫模型(HMM)的水下运动目标搜索规划方法，实现疑似目标的快速搜索接近，利用基于数字信息素的水下运动目标路径规划方法，实现兼顾疑似目标快速接近和给定区域高效率搜索覆盖的综合性能。 基于异构多节点探测系统效能模型，开展了多环境条件和工况下的数值仿真，结果验证了上述算法的正确性和有效性。本文工作为水下UUV集群协同探测能力的形成提供了理论和技术支撑。 |
| 作者： | 左明 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 生雪莉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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