吊放聲吶搜潛技術(shù)研究.pdf

1、航空反潛以其速度快、機(jī)動性強(qiáng)、搜索效率高、探測范圍大、隱蔽安全、受目標(biāo)潛艇威脅小、攻擊效果好等優(yōu)點(diǎn)受到世界各國海軍的重視,已經(jīng)成為對潛探測、定位、跟蹤、攻擊的最有效手段。吊放聲吶獨(dú)以尺寸小、重量輕、使用機(jī)動靈活、可重復(fù)使用等特點(diǎn),目前已成為航空反潛的重要裝備之一。為了在最短的時(shí)間內(nèi)以最快的速度搜索到目標(biāo)潛艇,提高反潛直升機(jī)對潛搜索效能,本文結(jié)合部隊(duì)航空反潛的實(shí)際對吊放聲吶搜潛算法進(jìn)行了深入細(xì)致的研究,其主要研究內(nèi)容如下:
　　首先

2、,簡要介紹了論文的研究背景、意義。隨著航空反潛裝備的發(fā)展,對其研究相應(yīng)展開。在吊放聲吶搜潛研究方面,主要有兩個(gè)方向:一是搜潛技術(shù)—搜索算法設(shè)計(jì),研究如何使用吊放聲吶在最短的時(shí)間內(nèi)以最快的速度搜索到隨機(jī)規(guī)避的目標(biāo)潛艇;二是搜潛效能—吊放聲吶有效搜潛距離估算,研究以海洋環(huán)境噪聲變化為條件,通過仿真分析海洋環(huán)境變化對搜潛裝備有效搜潛距離的影響。本文研究搜潛技術(shù),即搜潛算法的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。
　　第二,結(jié)合航空反潛的實(shí)際應(yīng)用,對扇形、方形、矩

3、形和鋸齒形四種典型吊放聲吶搜潛算法進(jìn)行建模與仿真,并采用蒙特卡洛法分別計(jì)算其搜潛概率。結(jié)果表明:無論目標(biāo)潛艇采用何種規(guī)避策略,扇形搜潛算法和方形搜潛算法要優(yōu)于矩形搜潛算法和鋸齒形搜潛算法,而鋸齒形搜潛算法要優(yōu)于矩形搜潛算法。
　　對于知道目標(biāo)潛艇丟失點(diǎn)的位置,但不知其運(yùn)動的概略方向,擬采用方形搜潛算法進(jìn)行搜潛作業(yè)時(shí),吊放倍數(shù)的選擇是個(gè)難題,不能兼顧潛艇常用的兩種規(guī)避方式,需要進(jìn)行改進(jìn)。
　　第三,研究了離散時(shí)空目標(biāo)的最優(yōu)化搜

4、索技術(shù),具體分析了離散目標(biāo)分布函數(shù)已知時(shí)的最優(yōu)搜索策略和離散目標(biāo)概率分布函數(shù)未知時(shí)的搜索概率估計(jì)及誤差分析,為優(yōu)化搜潛算法指出了方向。
　　對離散時(shí)空目標(biāo)最優(yōu)化搜索技術(shù)的研究結(jié)果表明:在目標(biāo)位置的分布函數(shù)未知時(shí),可以假設(shè)一個(gè)分布函數(shù)并確定最優(yōu)搜索策略。按此策略搜索時(shí),對實(shí)際目標(biāo)的搜索概率取決于假設(shè)的分布函數(shù)與實(shí)際分布函數(shù)的誤差,即該誤差越小,對實(shí)際目標(biāo)的搜索概率越接近于最優(yōu)的搜索概率。
　　在實(shí)際搜潛任務(wù)中,目標(biāo)潛艇的真實(shí)分

5、布函數(shù)是難以準(zhǔn)確描述的。假設(shè)目標(biāo)在各個(gè)搜索區(qū)域的均勻分布的,最優(yōu)搜潛策略就是平均分配每點(diǎn)的搜索時(shí)間。這種搜索策略最易執(zhí)行,也比較符合實(shí)際情況。因此在典型搜潛算法中,在每個(gè)吊放點(diǎn)分配相同的搜索時(shí)間是合理的,對其進(jìn)行優(yōu)化的重點(diǎn)應(yīng)放在每個(gè)吊放點(diǎn)的選擇方面,即合理規(guī)劃反潛直升機(jī)的運(yùn)動軌跡。
　　第四,研究了基于螺旋線的吊放聲吶優(yōu)化搜潛算法。針對應(yīng)招反潛時(shí)方形算法吊放倍數(shù)的難以選擇這個(gè)問題,建立了基于螺旋線的搜潛算法模型,根據(jù)搜潛轉(zhuǎn)向角對此

6、算法模型進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,分析了該算法涵蓋的潛艇規(guī)避速度范圍以及潛艇規(guī)避航向角對搜潛概率的影響,最后對螺旋線搜潛算法進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明:在相同條件下,螺旋線搜潛算法與方形搜潛算法相比,具有搜索時(shí)間短、轉(zhuǎn)向次數(shù)少、吊放點(diǎn)數(shù)少、搜潛概率高的優(yōu)點(diǎn)。
　　最后,利用遺傳算法優(yōu)化反潛直升機(jī)使用吊放聲吶時(shí)的對潛搜索路徑,設(shè)計(jì)了算法模型并進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明:經(jīng)遺傳算法優(yōu)化后,搜潛算法的搜潛概率較高,搜索效能較理想。說明利用遺傳算法優(yōu)化吊放聲