一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種水下潛器的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，特別涉及到一種水下潛器的突防 路徑規(guī)劃系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 水下潛器要想快速高效的完成作戰(zhàn)任務(wù)就必須要突破敵方的防御體系，這就是水 下潛器的突防，它要求水下潛器在盡可能隱蔽自己的同時(shí)快速到達(dá)目標(biāo)海域。"突防"一詞 最早來源于飛機(jī)的低空突防，它是指飛機(jī)在執(zhí)行任務(wù)時(shí)進(jìn)行低空飛行，從而能夠有效的利 用地形的起伏變化等信息來造成敵方的雷達(dá)探測(cè)盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)隱蔽飛行，有效地保存自己，高 效的完成任務(wù)。同樣，在水下我們也可以利用海底地形的起伏變化等信息造成敵方聲納的 探測(cè)盲區(qū)，水下潛器在執(zhí)行任務(wù)時(shí)就可以盡可能的從這些聲納的探測(cè)盲區(qū)內(nèi)通過，從而提 高自己的生存概率，達(dá)到突防的目的。
[0003] 如何在安全航行的前提下以最小的暴露代價(jià)完成任務(wù)就成為了一個(gè)亟待解決的 問題。而在水下潛器執(zhí)行任務(wù)之前提前規(guī)劃出一條任務(wù)路徑不失為解決此問題的一個(gè)辦 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種水下潛器的路徑規(guī)劃系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其組成包括參數(shù)初始化模塊、離散化處理模 塊、和聲記憶庫，其中所述的初始化參數(shù)模塊，能夠?qū)臻g進(jìn)行離散化處理。
[0007] 所述的一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是所述的初始化和聲記憶庫 中，和聲記憶庫就是由在突防空間中隨機(jī)生成的路徑構(gòu)成的，每條路徑就表示一個(gè)和聲向 量，路徑的每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就表示一個(gè)音調(diào)。
[0008] 所述的一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是對(duì)于一個(gè)三維空間的路徑規(guī) 劃問題，如果按上述方法將X軸離散化，那么每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就可以由y坐標(biāo)值和z坐標(biāo)值 (深度值）來固定，在音調(diào)微調(diào)時(shí)就要分別考慮y、z兩個(gè)方向的微調(diào)步長(zhǎng)bw y和bwz。
[0009] 所述的水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是所述的更新和聲記憶庫，起點(diǎn)和 終點(diǎn)之間插入n-1個(gè)自由節(jié)點(diǎn)，那么此時(shí)一條路徑就有η條線段拼接而成，目標(biāo)函數(shù)的維數(shù) 為η維，但是在計(jì)算整條路徑的懲罰值時(shí)，為了兼顧精度可以在每條線段中間再選取m個(gè)點(diǎn) 進(jìn)行計(jì)算，這樣整條路徑的罰值可以通過這m*n個(gè)點(diǎn)的懲罰值估算出來。
[0010] 具體包括以下幾個(gè)步驟：
[0011] 1、初始化參數(shù)，對(duì)空間進(jìn)行離散化處理；
[0012] 2、初始化和聲記憶庫；
[0013] 3、生成一條新路徑；
[0014] 4、更新和聲記憶庫
[0015] 5、判斷是否滿足結(jié)束條件，如果滿足就結(jié)束，并輸出最優(yōu)路徑，否則返回第三步繼 續(xù)執(zhí)行。
[0016] 本發(fā)明的技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)是：以和聲搜索算法（Harmony Search，HS)作為路徑規(guī) 劃的算法，同時(shí)建立一種三維路徑規(guī)劃的空間模型，在此模型的基礎(chǔ)上應(yīng)用和聲搜索算法 作路徑規(guī)劃。
[0017] 該技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0018] 實(shí)現(xiàn)全角度的四元數(shù)與歐拉角之間的轉(zhuǎn)換，算法簡(jiǎn)單，計(jì)算量小。
【附圖說明】
[0019] 圖1為水下潛器的路徑規(guī)劃方法流程圖；
[0020] 圖2突防空間的劃分圖；
【具體實(shí)施方式】
[0021] 一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其組成包括參數(shù)初始化模塊、離散化處理模 塊、和聲記憶庫，其中所述的初始化參數(shù)模塊，能夠?qū)臻g進(jìn)行離散化處理。
[0022] 所述的一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是所述的初始化和聲記憶庫 中，和聲記憶庫就是由在突防空間中隨機(jī)生成的路徑構(gòu)成的，每條路徑就表示一個(gè)和聲向 量，路徑的每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就表示一個(gè)音調(diào)。
[0023] 所述的一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是對(duì)于一個(gè)三維空間的路徑規(guī) 劃問題，如果按上述方法將X軸離散化，那么每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就可以由y坐標(biāo)值和Z坐標(biāo)值 (深度值）來固定，在音調(diào)微調(diào)時(shí)就要分別考慮y、Z兩個(gè)方向的微調(diào)步長(zhǎng)bw y和bwz。
[0024] 所述的水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是所述的更新和聲記憶庫，起點(diǎn)和 終點(diǎn)之間插入n-1個(gè)自由節(jié)點(diǎn)，那么此時(shí)一條路徑就有η條線段拼接而成，目標(biāo)函數(shù)的維數(shù) 為η維，但是在計(jì)算整條路徑的懲罰值時(shí)，為了兼顧精度可以在每條線段中間再選取m個(gè)點(diǎn) 進(jìn)行計(jì)算，這樣整條路徑的罰值可以通過這m*n個(gè)點(diǎn)的懲罰值估算出來。
[0025] 步驟1 :初始化參數(shù)，對(duì)空間進(jìn)行離散化處理：
[0026] 初始化的參數(shù)包括：和聲記憶庫大?。℉MS )，記憶庫取值概率（Harmony Memory Considering Rate，HMCR)，音調(diào)微調(diào)概率（Pitch Adjusting Rate，PAR)，微調(diào)步長(zhǎng)（band width，bw)，每條路徑的自由節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)n、每段路徑插入的用于評(píng)價(jià)路徑代價(jià)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m、 兩個(gè)調(diào)節(jié)權(quán)重ω和Co 1。當(dāng)參數(shù)初始化完成之后，就可以將空間的一個(gè)維度進(jìn)行劃分，具體 的劃分的程度與自由節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)有關(guān)。
[0027] 利用和聲搜索算法（Harmony Search，HS)進(jìn)行路徑規(guī)劃，對(duì)整個(gè)突防空間進(jìn)行離 散化處理時(shí)采用只將突防空間的一個(gè)維度離散，其他維度不變的方法。這里，只將X周離散 化，這樣就可以將整個(gè)空間劃分為幾個(gè)平行于面y〇z的平面了，這樣只需在中間的每個(gè)平 面內(nèi)取一個(gè)點(diǎn)，然后連接起點(diǎn)和終點(diǎn)，就會(huì)形成一條路徑。在此基礎(chǔ)上，起始點(diǎn)和終點(diǎn)是固 定不變的，只有從中間平面選取的點(diǎn)可以在相應(yīng)的平面內(nèi)自由移動(dòng)。
[0028] 步驟2 :初始化和聲記憶庫：
[0029] 每條路徑就表示一個(gè)和聲向量，路徑的每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就表示一個(gè)音調(diào)，和聲記憶 庫就是由在突防空間中隨機(jī)生成的路徑構(gòu)成的。
[0030] 步驟3 :生成一條新路徑：
[0031] 按新和聲生成的三種方式生成一條新的路徑。對(duì)于一個(gè)三維空間的路徑規(guī)劃問 題，如果按上述方法將X軸離散化，那么每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就可以由y坐標(biāo)值和z坐標(biāo)值(深度 值）來固定，在音調(diào)微調(diào)時(shí)就要分別考慮y、z兩個(gè)方向的微調(diào)步長(zhǎng)bwy和bwz。例如對(duì)于第 i個(gè)自由節(jié)點(diǎn)（在第i個(gè)劃分的平面內(nèi)），其X軸坐標(biāo)是固定的，只對(duì)其y、z坐標(biāo)微調(diào)，假如 其坐標(biāo)為（X i, yi, Zi),那么經(jīng)過微調(diào)此點(diǎn)應(yīng)位于區(qū)域（Xi, y, z),其中yi_bwy彡y彡yi+bWy, z「bwz < z < Zi+bwz〇
[0032] 步驟4 :更新和聲記憶庫：
[0033] 在HS算法中對(duì)于和聲向量都有一個(gè)評(píng)價(jià)函數(shù)，而對(duì)應(yīng)到路徑規(guī)劃中就是對(duì)于路 徑優(yōu)劣的評(píng)價(jià)。在這里我們采用如下評(píng)價(jià)函數(shù)來評(píng)價(jià)每條路徑的好壞：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其組成包括參數(shù)初始化模塊、離散化處理模塊、 和聲記憶庫，其中所述的初始化參數(shù)模塊，能夠?qū)臻g進(jìn)行離散化處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是所述的初始化 和聲記憶庫中，和聲記憶庫就是由在突防空間中隨機(jī)生成的路徑構(gòu)成的，每條路徑就表示 一個(gè)和聲向量，路徑的每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就表不一個(gè)音調(diào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是對(duì)于一個(gè)三維 空間的路徑規(guī)劃問題，如果按上述方法將x軸離散化，那么每個(gè)自由節(jié)點(diǎn)就可以由y坐標(biāo)值 和z坐標(biāo)值(深度值）來固定，在音調(diào)微調(diào)時(shí)就要分別考慮y、z兩個(gè)方向的微調(diào)步長(zhǎng)bw y和 bwz。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其特征是所述的更新和聲記 憶庫，起點(diǎn)和終點(diǎn)之間插入n-1個(gè)自由節(jié)點(diǎn)，那么此時(shí)一條路徑就有n條線段拼接而成，目 標(biāo)函數(shù)的維數(shù)為n維，但是在計(jì)算整條路徑的懲罰值時(shí)，為了兼顧精度可以在每條線段中 間再選取m個(gè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，這樣整條路徑的罰值可以通過這m*n個(gè)點(diǎn)的懲罰值估算出來。
【專利摘要】一種水下潛器的突防路徑規(guī)劃系統(tǒng)，其組成包括參數(shù)初始化模塊、離散化處理模塊、和聲記憶庫，其中所述的初始化參數(shù)模塊，能夠?qū)臻g進(jìn)行離散化處理。實(shí)現(xiàn)方法是：（1）初始化參數(shù)，對(duì)空間進(jìn)行離散化處理；（2）初始化和聲記憶庫；（3）生成一條新路徑；（4）更新和聲記憶庫（5）判斷是否滿足結(jié)束條件，如果滿足就結(jié)束，并輸出最優(yōu)路徑，否則返回第三步繼續(xù)執(zhí)行。本發(fā)明提供的全姿態(tài)算法有效解決了姿態(tài)角的計(jì)算過程可能存在誤判與溢出問題。
【IPC分類】G01C21-00
【公開號(hào)】CN104677348
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310625668
【發(fā)明人】費(fèi)浚純
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月29日