[發明專利]基于PCE代理模型的飛行器追蹤效能評估方法及系統

在審

• 申請號: 202110085013.3
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112819303A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 晏良;王柄霖;曾思劼;段曉君;陳璇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06F30/27;G06F30/15
• 代理公司: 北京融智邦達知識產權代理事務所(普通合伙) 11885
• 代理人: 董惠文

本發明提供了一種基于PCE代理模型的飛行器追蹤效能評估方法及系統，構建擬評估的飛行器目標追蹤仿真模型，輸入飛行器擬追蹤的目標機動時的不確定性參數集；對不確定性參數集中的各參數進行敏感性分析，得到關鍵參數集；對關鍵參數集使用拉丁超立方體抽樣方法進行采樣，并將采樣結果輸入到仿真模型中得到與關鍵參數相對應的評估結果形成訓練樣本，對PCE代理模型進行訓練；將當前目標的各關鍵參數值輸入到訓練好的PCE代理模型中，得到評估結果。通過將PCE代理模型從傳統的優化設計中應用到對飛行器目標追蹤的效能評估中來，通過對代理模型的拓展應用，減少了無論是實物試驗還是仿真試驗的成本，減少了計算量，提高了評估的效率。

技術領域

本發明屬于試驗鑒定領域，尤其涉及一種基于(Polynomial Chaos Expansions，PCE)代理模型的裝備效能評估方法及系統。

背景技術

在裝備試驗鑒定方法中，仿真試驗和實物試驗是進行裝備效能評估的主要依據。但由于試驗成本和仿真條件的限制，難以對裝備大規模展開試驗。尤其是在飛行器的效能評估上，由于目標移動的不確定性，怎樣既能降低試驗成本又能對飛行器進行目標追蹤的效能評估就顯得尤為重要。

現有技術中，在系統的優化和設計中，為了在保持高計算精度的前提下加快計算進度，代理模型(Surrogate Model)被提出用于代替系統仿真過程，但是代理模型主要是用在系統的優化設計這種靜態設計過程中，在裝備效能評估上，也就是在裝備已經設計制造完畢后，由于試驗成本和仿真條件的限制，難以對裝備大規模展開試驗，怎樣對裝備進行評估，怎樣在降低實物試驗和高精度仿真試驗成本的基礎上進行高效評估就顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于PCE代理模型的裝備效能評估方法及系統，以解決現有技術中裝備評估成本過高以及評估效率不高的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種基于PCE代理模型的飛行器追蹤效能評估方法，包括以下步驟：

步驟1：給定擬評估的飛行器目標追蹤仿真模型，輸入飛行器擬追蹤的目標機動時的不確定性參數集；

步驟2：對所述不確定性參數集中的各參數進行敏感性分析，得到在飛行器目標追蹤過程中的關鍵參數集；

步驟3：對所述關鍵參數集使用拉丁超立方體抽樣方法進行采樣，并將采樣結果輸入到所述飛行器目標追蹤仿真模型中得到與所述關鍵參數相對應的評估結果形成訓練樣本，對PCE代理模型進行訓練；

步驟4：將當前目標的各關鍵參數值輸入到訓練好的所述PCE代理模型中，得到飛行器追蹤效能的評估結果。

進一步地，步驟2中對所述不確定性參數集中的各參數進行敏感性分析的方法是Sobol敏感性分析方法。

進一步地，所述Sobol敏感性分析方法具體為：

步驟2.1：對所述飛行器目標追蹤仿真模型的目標函數的總方差進行分解，獲得單參數的方差和不同參數之間相互作用的方差；

其中D為總方差，D_i為第i個不確定性參數x_i產生的方差，D_ij為不確定性參數x_i與x_j耦合產生的方差，D_1,2,…,n是多個不確定參數耦合產生的方差；

步驟2.2：對式(1)進行歸一化，得到系統對不確定參數的敏感性，如下式所示：

令為一階敏感性系數，

為二階敏感性系數，

為n階敏感性系數，