[發(fā)明專利]基于蒙特卡羅方法和形心法的聲自導魚雷有利提前角修正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110039497.8
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112859055B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁慶衛(wèi);王一達;宋保維;潘光;劉明雍;嚴衛(wèi)生;胡欲立
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: G01S7/52
• 分類號: G01S7/52;G01S15/88;G01S15/93;G06F30/20
• 代理公司: 西安凱多思知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

1.一種基于蒙特卡羅方法和形心法的聲自導魚雷有利提前角修正方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：確定參量的適用范圍；

步驟2：對海域進行預(yù)處理，建立坐標系；

步驟3：通過主動聲吶方程和魚雷自導扇面角建立判斷模型，通過判斷模型，判斷魚雷是否捕獲到目標；所述的判斷模型如下，當滿足以下條件時，即可認為魚雷捕獲到目標：

2TL(D_i)-TS(Q_m)≤SL-NL+DI-DT?????????????(1)

其中，目標位置坐標(X_m,Y_m,Z_m)；魚雷位置坐標為(X_T,Y_T,Z_T)；D_i為目標與魚雷之間距離，Q_m為敵舷角；TL(D_i)為距離為D_i時的傳播損失；TS(Q_m)為敵舷角Q_m時的目標強度；SL為目標輻射聲源級；NL為干擾噪聲；DI為自導接受指向性系數(shù)；DT為檢測閾；C_T為魚雷速度方向；λ為魚雷自導扇面角；

步驟4：建立判斷在機動規(guī)避目標參量確定時的目標捕獲模型；

步驟5：確定某個修正參數(shù)，通過形心法確定該修正參數(shù)下的魚雷有利提前角，對魚雷及目標參量附加誤差，采用蒙特卡羅法，確定在該機動規(guī)避目標參量一定時，該修正參數(shù)下的捕獲概率；

步驟6：改變修正參數(shù)，得到機動規(guī)避目標參量一定時，使捕獲概率最大的修正參數(shù)，稱為最佳修正參數(shù)；

步驟7：改變機動規(guī)避目標的參量，并計算得到該機動規(guī)避目標參量下對應(yīng)的最佳修正參數(shù)，做出最佳修正參數(shù)隨機動規(guī)避目標參量變化的函數(shù)圖形；

步驟8：判斷函數(shù)圖形是否可以得到函數(shù)公式，若不能得到，則選取新的修正參數(shù)，重復步驟5到8；

步驟9：根據(jù)函數(shù)圖形，得到某范圍內(nèi)，最佳修正參數(shù)隨機動規(guī)避目標參量變化的函數(shù)；

步驟10：根據(jù)函數(shù)圖形，對適用范圍進行修正；

步驟11：選取不同的機動規(guī)避目標參量種類，重復步驟7到10，得到最佳修正參數(shù)隨不同機動規(guī)避目標參量變化的綜合函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡羅方法和形心法的聲自導魚雷有利提前角修正方法，其特征在于步驟2具體包括如下步驟：

步驟2.1：以水下航行器協(xié)同系統(tǒng)航線起點為原點，以東為X軸正方向，北為Y軸正方向，上為Z軸正方向建立三維空間直角坐標系；

步驟2.2：魚雷發(fā)射角即時刻為0時的魚雷速度方向為魚雷速度向量與X軸夾角；

步驟2.3：根據(jù)敵舷角、射距、目標深度與運動方程確定坐標系中任一時刻魚雷與目標三維坐標。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡羅方法和形心法的聲自導魚雷有利提前角修正方法，其特征在于步驟4具體包括如下步驟：

步驟4.1：從0時刻開始，以魚雷自導間隔為搜索時間間隔，進行捕獲判斷；

步驟4.2：魚雷以某一發(fā)射角度發(fā)射，進行直航，每隔一次搜索時間間隔，根據(jù)判斷模型，判斷是否捕獲目標；

步驟4.3：當判斷出魚雷捕獲到目標時，輸出為1，過程結(jié)束，否則繼續(xù)進行步驟4.2；

步驟4.4：當魚雷運動距離超出魚雷航程時，輸出為0，過程結(jié)束；

步驟4.5：模型輸出為1時為捕獲到目標，輸出為0時為未捕獲目標。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡羅方法和形心法的聲自導魚雷有利提前角修正方法，其特征在于步驟5由形心法得到修正后的有利提前角的計算公式為：

其中，r為魚雷自導半徑，m為魚雷和目標的速度比，D_s為魚雷的射距；Q_mR為機動規(guī)避的敵舷角；

采用蒙特卡羅方法，通過對目標和魚雷的參量附加N次不同的符合正態(tài)分布的誤差，當魚雷捕獲模型輸出為1時，捕獲次數(shù)加一，從而得到捕獲次數(shù)n_find，此時捕獲概率為：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于蒙特卡羅方法和形心法的聲自導魚雷有利提前角修正方法，其特征在于所述步驟9中，確定最佳修正參數(shù)隨機動規(guī)避目標參量變化的函數(shù)的方法為最小二乘法，當最佳修正參數(shù)隨機動規(guī)避目標參量變化的函數(shù)為曲線時，對機動規(guī)避目標參量取n次方，n＝……,-2,-1,1,2,……，直到某范圍內(nèi)函數(shù)圖像接近直線。