一种掠海飞行器末端飞行参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种掠海飞行器末端飞行参数设计方法，包括：获取掠海飞行器末端飞行方案参数和目标函数；采用量子海鸥算法，通过求解目标函数最大值对末端飞行参数进行整定优化，确定最优飞行参数；量子海鸥算法的确定包括：在标准海鸥算法基础上，采用Tent混沌映射初始化海鸥种群，采用量子位的概率幅编码方式确定量子海鸥状态。本发明专利技术融合Tent混沌映射和量子理论改进海鸥算法，每个量子海鸥状态代表参数优化空间中的两个位置，对应优化目标函数的两个解，增加了算法的全局搜索效率，提高了算法的收敛速度。算法的收敛速度。算法的收敛速度。

【技术实现步骤摘要】
一种掠海飞行器末端飞行参数设计方法


[0001]本专利技术属于航空
，具体涉及一种飞行器末端飞行参数设计方法。

技术介绍

[0002]掠海飞行器的末端飞行安全受到环境、敌方探测系统、拦截系统等多方面影响，末端飞行方案参数会同时影响敌方拦截效果和自身飞行安全，掠海飞行器末端生存概率呈现非线性、强耦合、多局部极值等问题，难以通过传统的梯度搜索算法进行设计。因此，采用具备全局寻优能力的智能群集算法进行最优参数设计。
[0003]海鸥优化算法(Seagull Optimization Algorithm，SOA)是Dhiman于2019年根据海鸥的群居式生活方式提出的，是通过模拟海鸥的长度迁徙和捕食攻击行为而构建的一种智能优化算法，[S Dhiman G,Kumar V.Seagull optimization algorithm:theory and its applications for large
‑
scale industrial engineering problems[J].Knowledge Based Systems,2019,165(FEB.1):169
‑
196.]，非常适合解决非线性、多峰极值优化问题，该算法具有概念简单、参数少、时间复杂度低、可实现性强等优点，目前一些学者将其应用于解决神经网络优化、图像处理、数据预测等领域。
[0004]但标准海鸥算法仍存在一些缺陷：虽然具有全局搜索能力，但也存在后期收敛效率不佳，种群多样性差，容易陷入局部收敛等问题。因此，针对上述问题部分学者已开始对算法开展改进性研究；例如通过在迁徙算子中引入自适应机制，提高后期寻优精度；将差分进化算法与海鸥算法相结合，进一步提升局部搜索精度等。上述研究均在一定程度上改善了海鸥算法的性能，但后期收敛性能下降、全局寻优结果精度低、易陷入局部最优等问题仍然存在，从提高末端掠海飞行参数设计效率和提高掠海飞行器末端生存能力的角度，有必要对海鸥算法进行大幅改进，以获得最优的飞行参数设计方案。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种掠海飞行器末端飞行参数设计方法，包括：获取掠海飞行器末端飞行方案参数和目标函数；采用量子海鸥算法，通过求解目标函数最大值对末端飞行参数进行整定优化，确定最优飞行参数；量子海鸥算法的确定包括：在标准海鸥算法基础上，采用Tent混沌映射初始化海鸥种群，采用量子位的概率幅编码方式确定量子海鸥状态。本专利技术融合Tent混沌映射和量子理论改进海鸥算法，每个量子海鸥状态代表参数优化空间中的两个位置，对应优化目标函数的两个解，增加了算法的全局搜索效率，提高了算法的收敛速度。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
[0007]步骤1：建立掠海飞行器末端生存概率计算模型；
[0008]步骤1
‑
1：掠海飞行器末端飞行生存概率P
s
由自身突防概率P
tf
和飞行击水概率P
d
决定：
[0009]P
s
＝P
tf
(1
‑
P
d
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]其中自身突防概率P
tf
表示为：
[0011][0012]式中，P
dmis
为单枚远程拦截武器对单枚掠海飞行器的拦截概率；W1为必须命中数；N为拦截次数；
[0013]步骤1
‑
2：拦截次数N通过式(3)迭代计算得到，当开始第n
LJ
次拦截时掠海飞行器与远程拦截器的距离小于远程拦截器最近拦截距离R
LJmin
时，结束迭代，N＝n
LJ
‑
1；
[0014]R0＝min(max(D
R
,D
I
),R
LJmax
)
‑
V
m
*T
a
[0015][0016][0017][0018]式中，D
R
为掠海飞行器被拦截方雷达发现的最大距离，单位m；D
I
为掠海飞行器被拦截方红外探测器发现的最大距离，单位m；R
LJmax
为远程拦截器的最远拦截距离，单位m；R
LJmin
为远程拦截器的最近拦截距离，单位m；T
a
为远程拦截器的初次反映时间，单位s；T
e
为远程拦截器的拦截评估时间,单位s；为开始进行第n
LJ
次拦截时掠海飞行器与远程拦截器的初始距离，单位m；V
m
为掠海飞行器飞行速度，单位m/s，V
L
为远程拦截器飞行速度，单位m/s；
[0019]船用雷达在标准大气折射条件下，掠海飞行器被拦截方雷达发现的最大距离D
R
为：
[0020][0021]式中，H
r
为雷达天线高度，单位m，H
m
为掠海飞行器的飞行高度，单位m；
[0022]掠海飞行器被拦截方红外探测器发现的最大距离D
I
通过式(5)计算：
[0023][0024]式中，A0＝πD2/4为光学系统入射孔径面积，D为光学口径；A
t
为目标辐射面积；D
*
(λ
p
)为探测度；τ
m
为传播过程中的大气选择吸收透过率，τ0为光学系统的光谱透过率，近似为常数，为掠海飞行器辐射度，A
d
为探测器面积，
△
f为等效噪声带宽，λ
p
为峰值响应波长，ε
m
为掠海飞行器蒙皮的发射率；c1，c2为红外辐射常数；T
m
为掠海飞行器蒙皮温度，为信噪比，L
tλ
为目标辐射亮度，L
0λ
为背景辐射亮度，λ1和λ2为探测器响应波
段的下界和上界，λ为红外波段；
[0025]掠海飞行器蒙皮温度T
m
为：
[0026][0027]式中，可取ξ、γ为常数，T0为环境温度，Ma为掠海飞行器飞行马赫数；
[0028]步骤1
‑
3：计算掠海飞行器的击水概率P
d
，有：
[0029]P
d1
＝0.04127H
k2
‑
0.12468H
k
[0030]P
d2
＝0.40431e
‑
0.2(L
‑
15)
‑
0.00014L2[0031][0032]P
d
＝P
d1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掠海飞行器末端飞行参数设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立掠海飞行器末端生存概率计算模型；步骤1
‑
1：掠海飞行器末端飞行生存概率P
s
由自身突防概率P
tf
和飞行击水概率P
d
决定：P
s
＝P
tf
(1
‑
P
d
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中自身突防概率P
tf
表示为：式中，P
dmis
为单枚远程拦截武器对单枚掠海飞行器的拦截概率；W1为必须命中数；N为拦截次数；步骤1
‑
2：拦截次数N通过式(3)迭代计算得到，当开始第n
LJ
次拦截时掠海飞行器与远程拦截器的距离小于远程拦截器最近拦截距离R
LJ min
时，结束迭代，N＝n
LJ
‑
1；R0＝min(max(D
R
,D
I
),R
LJ max
)
‑
V
m
*T
aaa
式中，D
R
为掠海飞行器被拦截方雷达发现的最大距离，单位m；D
I
为掠海飞行器被拦截方红外探测器发现的最大距离，单位m；R
LJ max
为远程拦截器的最远拦截距离，单位m；R
LJ min
为远程拦截器的最近拦截距离，单位m；T
a
为远程拦截器的初次反映时间，单位s；T
e
为远程拦截器的拦截评估时间,单位s；为开始进行第n
LJ
次拦截时掠海飞行器与远程拦截器的初始距离，单位m；V
m
为掠海飞行器飞行速度，单位m/s，V
L
为远程拦截器飞行速度，单位m/s；船用雷达在标准大气折射条件下，掠海飞行器被拦截方雷达发现的最大距离D
R
为：式中，H
r
为雷达天线高度，单位m，H
m
为掠海飞行器的飞行高度，单位m；掠海飞行器被拦截方红外探测器发现的最大距离D
I
通过式(5)计算：式中，A0＝πD2/4为光学系统入射孔径面积，D为光学口径；A
t
为目标辐射面积；D
*
(λ
p
)为探测度；τ
m
为传播过程中的大气选择吸收透过率，τ0为光学系统的光谱透过率，近似为常数，为掠海飞行器辐射度，A
d
为探测器面积，
△
f为等效噪声带宽，λ
p
为峰
值响应波长，ε
m
为掠海飞行器蒙皮的发射率；c1，c2为红外辐射常数；T
m
为掠海飞行器蒙皮温度，为信噪比，L
tλ
为目标辐射亮度，L
0λ
为背景辐射亮度，λ1和λ2为探测器响应波段的下界和上界，λ为红外波段；掠海飞行器蒙皮温度T
m
为：式中，可取ξ、γ为常数，T0为环境温度，Ma为掠海飞行器飞行马赫数；步骤1
‑
3：计算掠海飞行器的击水概率P
d
，有：P
d1
＝0.04127H
k2
‑
0.12468H
k
P
d2
＝0.40431e
‑
0.2(L
‑
15)
‑
0.00014L2P
d
＝P
d1
+P
d2
+P
d3
‑
0.05182
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)式中，H
k
为海浪的有效波高；L为掠海飞行器的飞行距离，单位km；β
sea
为掠海飞行器飞行速度方向与海浪传播方向之间的夹角；步骤1
‑
4：确定待设计的末端飞行参数X＝[H
m V
m
]
T
，选择生存概率P
s
作为末端飞行参数设计的目标函数Y(X)＝P
s
(H
m
,V
m
)＝P
tf
(H
m
,V
m
)P
s
(H
m
)，得到末端飞行参数设计问题表述如式(8)：步骤2：参数设置；定义[Down
k
,Up
k
],k＝1,2,
…
,n为第k个设计变量的寻优范围，n是优化变量空间维数，Up
k
为寻优范围上界，Down
k
为寻优范围下界；最大迭代次数为l
max
,l
max
>0；变异概率为P
mut
,0<P
rmut
<1；选择Tent混沌映射参数β；选择迁移参数f
c
；当前迭代次数l＝1；步骤3：初始化海鸥量子状态；海鸥当前状态SO
Qi
由量子位的概率幅编码确定：式中，θ
ij
＝2πα
ij
为基于Tent混沌映射随机数α
ij
生成的量子幅角，i＝1,2,
…
,m，j＝1,2,
…
,n；m是种群规模；n是优化变量空间维数；每个海鸥状态占据参...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佩，温志文，董越，吕梅柏，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七〇五研究所，
类型：发明
国别省市：