基于自适应遗传算法的连续时空最优搜索路径规划研究

针对连续时空最优搜索者路径问题,利用随机微分方程描述Markov运动目标,建立了同时优化搜索者方向和速度的规划模型,并考虑了搜索速度对探测能力的影响。设计了一种新颖的自适应变异遗传算法,算法采用较高的变异概率作用于父代精英个体组,通过引入3种控制因子对变异方向和幅度进行自适应控制,动态调节局部搜索和全局搜索的平衡。在对方向未知的逃离目标搜索算例中,得到了近似对数螺旋曲线的搜索路径;在直升机搜索多目标的路径规划中,提供了合理有效的搜索方案。算法对比表明所给出的算法在全局优化能力和稳定性上有明显的优势,适用于求解连续搜索路径规划问题。     

有限探测区域最大概率探测点寻优算法

研究了二维空间有限区域目标探测的最大概率探测点的计算问题。任意分布密度条件下目标的空间发现概率是空间面积上的积分,推导了发现概率对探测点梯度的一元积分的表达式,用于最大发现概率探测点的寻优计算,能够缩短计算时间,提高计算精度。     

反舰导弹现在点射击捕捉概率的计算方法

针对传统反舰导弹现在点射击捕捉概率计算方法存在的不足,对反舰导弹现在点射击捕捉概率计算方法进行研究。阐述现在点射击使用的基本条件,根据导弹雷达扫描特征、目标运动特征及反舰导弹自控终点分布,确定了现在点射击目标位置域模型。并利用搜索论原理,结合实际战斗中目标的分布特征,推导出捕捉概率公式。结果表明,该方法能提高射击解算、决策的准确性,对中远程反舰导弹的战术使用具有一定的意义。     

红外图像弱小点目标检测技术研究

针对低信噪比、背景和噪声干扰严重的红外图像中运动点目标的检测问题,提出了一种背景预测和目标轨迹搜索相结合的高效检测算法。该算法首先对序列图像进行高通滤波,然后对滤波后的图像进行背景预测,将原图像与背景预测图像相减获得残差图像,依据图像阀值分离出少量的候选目标点,再将含有候选目标的序列残差图像经过最大合并算法形成组合帧图像,最后利用目标运动的连续性和一致性在组合帧图像中搜索目标运动轨迹。     

防空反导光电组网探测概率仿真评估

单台光电设备覆盖空域小、探测盲区大,对超低空飞行、隐身性强的目标探测概率低,光电组网能够扩展空域覆盖范围,提高目标探测概率。为获取最优光电组网方案,对其探测概率进行评估。给出基于目标运动模型的目标截获与数据获取仿真方法,采用基于最小一乘估计的自适应加权融合算法对目标数据融合处理。在单站目标探测概率基础上,建立多站目标探测概率的计算模型以及基于多站重叠覆盖区域的系统探测概率计算模型,提出光电组网系统对目标的探测概率评估方法。结合星型布站实例,对光电组网探测概率量化评估。评估结果表明：若单站探测概率≥80%,则组网探测概率≥89.4%;组网探测概率仿真评估能够为光电组网方案提供数据参考,支撑构建网络化光电探测系统。     

卫星对海洋移动目标搜索的几种算法比较研究

卫星对海洋移动目标搜索是在卫星平台和遥感器能力约束下优化卫星及遥感器的侦察计划,以期在最短时间内最大次数发现目标。针对海洋目标搜索问题,提出了5种算法分别为随机搜索算法(RSA)、最大概率网格算法(MDPGA)、最大发现概率和算法(MSDPA)、最大覆盖算法(MCA)和最大信息熵增量算法(MCIEA)．依据高可信卫星轨道数据建立仿真场景,并在不同初始参数条件下进行仿真,给出了相应的仿真统计结果,归纳总结了不同算法的特点和算法之间的性能差异。     

潜艇使用噪声干扰器规避鱼雷攻击最优航向仿真研究

潜艇使用噪声干扰器后的航向规避关系到水声对抗的效果和潜艇的规避成功概率.为了提高潜艇规避概率,该文建立了声自导鱼雷蛇行弹道搜索模型,根据噪声干扰器原理和鱼雷主动声纳探测原理,分析了潜艇在使用噪声干扰器的条件下, 潜艇目标强度和潜艇航向对鱼雷主动声纳探测的影响.仿真结果表明,潜艇在不同距离使用噪声干扰器时的最优航向(方位±舷角)随潜艇与鱼雷之间初始距离变化而不同,呈现分段变化规律,其最优舷角范围在110°～130°之间.该结果旨在为水声对抗中的潜艇机动决策提供参考.     

基于分割模板运动预估的相关跟踪算法

为了对常规相关匹配算法实时性能进行提升,提出一种基于分割模板运动预估的相关跟踪算法。采用最小二乘法全区间等距拟合目标运动轨迹,计算出目标当前预估点;将模板图像按块运动估计算法要求分割成宏块;按菱形搜索法在预估点周围区域进行搜索,得到每个宏块的最佳运动矢量;取匹配度最佳的运动矢量对应点为模板的粗匹配点;判断该点所在宏块与搜索区域相对位置关系,决定是否进行精匹配结束搜索,或是按梯度方向建立新的搜索区域。目标跟踪实验证明,该方法比基于全搜索的归一化积相关( NProd)算法其计算时间缩短到3.31倍。     

一种基于滞留时间序列的毁伤率估计

针对机动目标在射击域中的随机滞留时间特性,分析了给定时间内统计滞留时问序列与有效射击的关系,提出一种在给定时间条件下通过求解满足有效射击的滞留时间个数的概率来估计毁伤率的方法.导出已知滞留时间序列分布下毁伤概率表示及近似计算公式.理论分析与仿真结果表明,该方法适合于评估射击系统在随机射击状态下对机动目标的打击能力.     

隐身飞机随队干扰对雷达探测性能的影响

针对现有评估方法没有考虑隐身性能与电子战能力有效结合对雷达探测性能产生影响的问题,提出了基于隐身飞机随队干扰的雷达探测性能评估方法。该方法建立了平飞和转弯航迹相结合的隐身飞机随队干扰模型,在经过飞机敏感性分析、航迹参数设定和坐标系转换后,对飞机视线姿态角进行了解算;然后利用隐身飞机全空域的静态RCS数据,仿真得到了时变的动态RCS序列;最后依据雷达探测距离方程和探测概率公式,在确保隐身飞机满足编队飞行的距离和概率条件后,比较研究了目标机在有无干扰两种状态下,雷达探测距离和瞬时探测概率的时变特点。仿真分析表明,隐身飞机随队干扰能够缩减探测距离、减小探测概率,降低雷达探测性能,提升目标机的突防生存力。     

基于线谱瞬时频率估计的被动声纳目标运动分析

针对被动声纳探测目标,提出了一种基于线谱瞬时频率估计的目标定位跟踪算法。该算法通过利用声纳探测目标的跟踪波束信息,建立高精度瞬时频率跟踪提取与多特征联合的目标定位跟踪模型,完成对目标高精度多普勒频移信息的实时提取。基于多特征观测方程,实现了对目标的定位与跟踪。仿真实验和海上试验结果表明：该算法可在观测平台不机动情况下,完成对目标的快速定位与跟踪;在相同平台机动条件下,相比传统纯方位算法,该算法的要素解算性能更加稳定,解算收敛时间缩短约4 min,进一步增强了工程适用性。     

面向目标搜索与跟踪的组网雷达功率时间联合优化分配算法

针对组网雷达同时执行目标搜索与多目标跟踪任务的场景,提出了一种面向目标搜索与跟踪的组网雷达功率时间联合优化分配算法。推导了对重点观测区域内目标的检测概率作为目标搜索性能,并推导预测贝叶斯克拉美-罗下界（Bayesian Cramér-Rao Lower Bound,BCRLB）作为多目标跟踪性能的衡量指标。以同时满足给定的目标搜索和多目标跟踪性能要求及有限的射频资源为约束条件,建立了面向目标搜索与跟踪的组网雷达功率时间联合优化分配数学模型,通过联合优化雷达节点选择方式、辐射功率和驻留时间分配,最小化组网雷达的总射频辐射消耗。在此基础上,提出了一种基于内点法和循环最小法的两步求解算法对以上优化问题进行求解。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法能够在满足预先设定的目标搜索和多目标跟踪性能要求的条件下,消耗最少的射频辐射资源,有效提升组网雷达的射频隐身性能。     

基于RRT算法改进的无人机航迹规划研究

针对应用快速搜索随机树（RRT）算法规划路径时,算法搜索效率低、时间长、搜索的路径冗长、路径不平滑等问题,对RRT算法开展进一步改进研究。引入以目标点为导引的启发式函数,使随机点偏向于目标点生成,减少了随机点的无效采样,并将原算法扩展步长设置为动态,加速路径的生成;采用了贪婪算法对路径进行剪枝优化,删除路径中不必要的节点,优化无人机飞行中多余的转向,缩短路径长度;对剪枝后的路径用B样条曲线进行平滑处理,生成平滑且满足动力学约束的航迹。仿真结果表明,改进的RRT算法可以有效躲避障碍物,优化了RRT算法的路径搜索的时间、长度和平滑性。     

二维单站纯方位运动目标跟踪的可观测性

利用量测目标方位序列求解目标运动参数的纯方位跟踪（BOT)系统会发生解的不惟一的问题,即不可观测性。针对ニ维空间单目标和单平台（观测器）情形,利用向量变换以及线性矩阵方程解的性质,对BOT的可观测性问题进行了讨论;给出了当目标匀加速直线运动下,观测器保持匀加速直线运动时BOT系统不存在惟一解的命题;同时给出当量测方位序列和采样时间满足一定的条件,系统可以求出目标某些运动参数比值的算法。进ー步将结论推广到观测器和目标都作任意阶次时间序列机动的一般场合,推导出当观测器机动阶次不超过目标机动阶次下,系统不可观测的重要结论;向量法以及得出的结论为进ー步分析观测器的机动策略具有重要的指导意义。     

一种乘波外形导弹增程段弹道的最优控制解法

高超音速导弹弹道优化的目的是针对其弹道数学模型,设计方案弹道,寻求一个最优攻角规律使得弹道性能指标最优.为此将弹道问题转化成最优控制问题,通过最小值原理,得到滑翔飞行距离最大的最优弹道的一阶必要条件,采用遗传算法求解了此两点边值约束问题.数值仿真算例表明,在满足状态方程约束条件下,通过最优控制解法和遗传算法求取最优弹道方法可行.     

基于目标指示信息的末制导雷达最小角度搜索范围研究

为了减少敌方进行电子对抗的机会,要求末制导雷达在保证一次捕获概率的同时尽可能减小角度搜索范围。针对在探测平台提供目标位置、航向和航速信息的条件下,目标散布满足椭圆误差模型的特点,提出了适应导弹自控点散布和目标散布的最小角度搜索范围模型,并对模型进行了详细分析和求解。在不同的雷达探测距离下,以高亚声速反舰导弹为例进行了仿真计算。结果表明,相比于只提供目标位置信息的目标散布圆误差模型,最小角度搜索范围可减小50%以上。     

一种移动机器人路径规划方法

路径规划的目标是根据具体任务为机器人寻找一条最优无碰撞路径,其主要内容包括：运动建模,环境建模和路径搜索。对机器人的运动模型进行分析,基于Voronoi理论,采用近似构造法,构造一般环境的Voronoi图,通过将移动机器人起始点和目标点连入Voronoi图,形成移动机器人运动的无碰撞路径网络。利用Dijkstra算法,寻找一条从起点到终点的最短路径。仿真结果表明,该方法简单,有效。     

基于信息融合的八旋翼飞行器状态解算

针对四旋翼飞行器欠驱动控制和有效负载能力不足的特性,提出了八旋翼飞行器作为解决方案。分析八旋翼飞行器的动力学模型,建立其运动状态方程,采用无迹卡尔曼滤波算法实现飞行器姿态检测系统的数据融合。通过理论分析和Matlab仿真试验表明：采用状态估计融合滤波算法,有效提高了八旋翼飞行器姿态解算精度,可以获得最优姿态角度,满足八旋翼飞行器稳定的要求。     

未来空域窗弹丸瞄准点配置方法

推导了未来空域窗理论最优射击密度,按照弹丸命中点误差方差在实际射击密度下应与理论最优射击密度下相同的原则,给出了未来空域窗多弹丸瞄准点的网状配置方法,并给出了未来空域窗射击的实施条件和毁伤目标概率计算公式。算例分析表明,网状配置瞄准点得到的毁伤目标概率,接近未来空域窗射击毁伤目标概率上界,是较优的配置方法。     

基于梯度下降法的离散概率空间区域射击瞄准点求解方法

为增强区域射击方法的适用性,解决目标分布不规则条件下的区域射击瞄准点求解问题,提出基于梯度下降法的离散概率空间区域射击瞄准点求解方法。通过在离散空间内描述目标的分布概率,以适应不规则的目标分布情况;通过变分方法求解离散空间内的最优中间函数,以实际中间函数与最优中间函数的差值范数作为优化指标,给出解析形式的指标梯度;构建基于梯度下降法的射击点位置求解模型。在同等初始条件下,分别采用几何法、函数逼近法、梯度下降法求解得到不同目标分布情况下的瞄准点配置,以对比方法性能。结果表明：相比于现有方法,梯度下降法适用性强、求解速度较快、优化程度高,能够求解目标分布不规则情况的区域射击瞄准点配置。