[發明專利]一種潛艇隱身輔助決策系統及決策方法

有效

• 申請號: 201910041364.7
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109539886B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 張國成;焦文龍;孫玉山;冉祥瑞;王力鋒;程俊涵;封飛翔;吳凡宇;賈晨凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F41H3/00
• 分類號: F41H3/00;G06F30/27;G06N3/04;G06N3/08;G06F111/08
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本發明提供了一種潛艇隱身輔助決策系統及決策方法，決策系統包括輔助決策方案生成模塊、方案仿真推演模塊、人機交互模塊以及所需的數據庫；決策方法為潛艇航行過程中，被探測概率超出閾值時，將探測頻段、隱身態勢評估中的被探測概率、潛艇與探測平臺的相對運動趨勢、相對位置作為方案生成模塊的輸入，利用基于模糊神經網絡和機動規避策略建立的輔助決策方案自動生成模塊，產生潛艇設備目標運行狀態及潛艇目標運行狀態，以及潛艇規避位置，組合形成三個待選的輔助決策方案；本發明通過集成方案生成模塊和仿真推演模塊，提供方案的效能評估信息，保證待選方案的合理性和有效性，應用于常規潛艇的隱蔽航渡任務，能夠有效提升潛艇的動態隱身能力。

技術領域

本發明屬于武器裝備領域，具體涉及一種潛艇動態隱蔽性的潛艇隱身輔助決策系統及決策方法。

背景技術

潛艇是當前世界各國海軍的主要武器裝備之一，其戰斗力和生命力在于其隱蔽性。其中聲隱身性對于潛艇作戰使用尤為關鍵，是其前沿存在、安全履行使命的重要前提，可以定性描述為：潛艇在特定海戰場環境下有效躲避敵方聲學探測、安全履行使命任務的能力。

隨著水下聲學探測技術的快速發展，潛艇的隱蔽性受到了極大的威脅，尋求更加先進的潛艇隱身技術來獲得更好的隱蔽性能，是當前潛艇設計中亟需解決的課題。實際作戰使用中，潛艇隱蔽性則主要取決于其可探測性，通常利用既定威脅的安全半徑或不同距離的探測概率進行描述。在海戰場環境下，為使潛艇有效規避敵方的聲學探測，需要基于潛艇運行工況、潛艇綜合聲隱身態勢評估結果以及敵目標特征信息，實施包括噪聲源設備控制、戰術規避等的潛艇動態隱身措施。未來海戰場環境瞬息萬變，單憑人工做出決策愈發無法滿足作戰需求，而計算機輔助決策系統能夠高效地處理戰場信息和其他相關信息，為指揮員提供決策支持建議。

當前，國內潛艇隱身輔助決策研究成果多限于對潛艇隱身態勢的評估，對隱身輔助決策中的方案自動生成、仿真推演的研究較少，不能提供更為直觀的輔助決策信息，仍需指揮員根據隱身態勢做出決策。在隱身輔助決策方案自動生成方面研究較少，且普遍通過專家系統、規則引擎等表達輔助決策知識，通過邏輯推理給出輔助決策方案，對復雜環境的適應能力有限。另外，潛艇隱身輔助決策仿真推演中存在以下問題：高精度模型帶來龐大的計算量，使仿真耗時劇增，同時增加了輔助決策系統集成的難度；經驗模型通常無法滿足作戰工況下的精度要求，使仿真推演結果可信度降低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種潛艇隱身輔助決策系統及決策方法，針對目前潛艇動態隱身存在的問題與需求，本發明包括方案生成模塊、方案仿真推演模塊、人機交互模塊在內的，能夠實現方案自動生成和學習、仿真推演模型精度滿足要求且計算量適中、各模塊高效集成的適用于復雜海戰場環境的潛艇隱身輔助決策系統及其實現方法。

本發明的目的是這樣實現的：

一種潛艇隱身輔助決策系統，包括基于模糊神經網絡和規避策略的方案生成模塊，基于潛艇聲輻射模型、水下聲傳播損失模型、潛艇隱身態勢評估模型的方案仿真推演模塊，進行方案修改和選擇的人機交互模塊，在線學習模塊，以及以上模塊所需的數據庫；所述的基于模糊神經網絡和規避策略的方案生成模塊接收探測平臺的探測頻段、潛艇被探測概率、潛艇與探測平臺的相對運動趨勢以及潛艇與探測平臺的相對位置關系，經過計算，得到包括潛艇運動狀態、設備工況控制方案以及潛艇對探測平臺進行規避的目標位置在內的待選方案；所述的基于潛艇聲輻射模型、水下聲傳播損失模型、潛艇隱身態勢評估模型的方案仿真推演模塊接收來自方案生成模塊的待選方案，經過計算，得到待選方案的效能指標，包括方案對應的潛艇聲源級、傳播損失、潛艇被探測概率，以及以上三者相對于當前狀態的變化率；所述的人機交互模塊接收方案生成模塊的待選方案和仿真推演模塊的方案效能指標，呈現給用戶，經過修改和選擇，得到要實施的方案；在線學習模塊接收人機交互模塊選定的方案以及該方案對應的方案生成模塊的輸入信息，通過方案生成模塊中模糊神經網絡的自學習功能，實現方案的在線學習；所述數據庫包括方案生成模塊模糊神經網絡所需的訓練數據對，潛艇輻射噪聲計算模型所需的潛艇設備加速度和傳遞函數，潛艇隱身態勢評估模型所需的探測平臺接收指向性指數、海洋環境噪聲。