随机恒速运动目标的搜索方程及持续探测概率

根据目标位置的初始分布和速度分布,给出了随机恒速运动目标在任意时刻位置和速度分布密度函数。定义了探测函数、目标存在和探测不成功的联合概率密度函数和目标存活概率函数,建立了基于目标速度分布的搜索方程并给出了其特征迹线解。在目标初始分布和速度分布均为圆正态分布条件下,分析了搜索方程特征迹线的基本特征和持续探测发现概率积分域的形态。给出了一个以直升机吊放声纳探测潜艇为背景的持续探测发现概率的算例,算例表明,对随机恒速运动目标持续探测的发现概率,与对静止目标进行持续探测的发现概率相似,服从时间的指数规律。     

对随机运动目标的一种最优搜索算法

针对一维随机恒速运动目标施加离散搜索,基于目标初始位置分布和速度分布,建立运动目标在离散空间中的分布模型,在一定探测宽度条件下,以每次探测最大发现概率为准则,计算离散时间点上的最优探测位置。     

随机运动目标区域持续探测概率的近似模型

研究了随机运动目标区域持续探测的探测概率描述和计算问题。定义了探测函数及目标存在和探测不成功的联合概率密度函数,推导了基于速度分布密度的搜索方程和基于特征迹线的方程的解。鉴于在搜索理论应用中难以获得时变的速度分布,以及搜索方程精确解的复杂性,提出了基于初始速度分布密度的对随机恒速运动目标的一个近似的搜索方程,给出了探测概率的解,并以直升机吊放声纳的一次探测过程,进行了算例仿真。     

一种适用于捷联探测器的空间目标搜索算法

针对空间目标的搜索问题,提出了一种适用于捷联探测器的目标搜索算法。无论探测器是否能够获取目标方位的先验信息,该算法都能够使得搜索轨迹覆盖探测球面,确保目标的成功捕获。该算法分析了目标与探测器间相对运动以及姿态控制精度等因素对搜索轨迹的影响,给出了螺旋搜索轨迹重叠区域与相对运动角速度、姿态控制精度间的约束关系。对于算法生成的目标搜索轨迹,采用单轴定向姿态控制的方式给出了探测球面上搜索轨迹与姿态控制误差信号间的转换方法。最后通过典型情况下的仿真算例对算法进行了验证,仿真结果表明,无论是否具备目标方位先验信息,该算法都能够有效发现目标。     

一种基于改进蚁群算法的维修拆卸序列规划方法

鉴于现有的蚁群算法用于维修拆卸序列规划时易受到初始序列的影响而陷入局部最优解的问题,本文根据维修拆卸的特点,基于DCPN模型构建了拆卸Petri网可达图,将拆卸序列规划问题转化为对Petri网可达图最优路径的搜索问题。同时以拆卸代价最小为目标,提出了一种适用于维修拆卸序列规划的蚁群算法,并以飞机前机身电子设备舱设备作为典型实例,验证表明该方法准确有效。     

基于边界的无人机主动SLAM算法

同步定位与地图构建技术是无人机实现真正自主导航的关键。为克服被动同步定位与地图构建算法的缺陷,研究了基于边界的无人机主动同步定位与地图构建算法。在无人机的探测区域周围产生候选边界点,通过建立合理的目标函数,从候选边界点中选择目标点,控制无人机朝该目标点方向运动,再运用扩展卡尔曼滤波算法更新无人机的运动状态。通过建立的无人机简化模型,对提出的算法和随机同步定位与地图构建算法进行对比研究,仿真结果表明该算法是有效可行的。     

基于邻帧差分近邻反相特征的红外运动点目标检测算法

基于运动点目标在邻帧差分图像中所具有的近邻反相特征,即运动点目标的两个位置相邻近、灰度值一正一负,提出一种在复杂背景下,基于红外序列图像的运动点目标检测算法.本算法利用该特征在邻帧差分图像中检测反相点对,进而构造反相点对矢量图,最后依据累积反相点对矢量图中多矢量首位相接的连续性检测出运动的点目标.文中给出并证明应用本算法能以概率1检测到运动点目标的收敛性定理.对典型复杂背景下10幅1000帧图像的仿真结果表明,当信噪比大于或等于1.5时,可以有效检测出运动点目标.     

基于截尾概率-非概率混合模型的可靠性优化算法

针对工程中截尾概率变量与非概率变量同时存在的情况,给出一种新的截尾概率与非概率混合可靠性模型。在该混合可靠性模型基础上,按照可靠性指标(RIA)法给出双层嵌套可靠性优化模型,并采用改进搜索策略后的ST-Powell优化算法在外层搜索设计变量的最优值,内层采用能保证收敛的改进的有限步长迭代法求解混合可靠性指标。数值算例表明,改进搜索策略后的ST-Powell优化算法的全局寻优性得到显著提升;改进搜索策略后的ST-Powell优化算法与改进的有限步长迭代法相结合求解双层嵌套混合可靠性优化模型的正确性得到验证,且对于非线性程度较高的极限状态函数同样能够得到满足截尾概率与非概率混合可靠性模型指标要求的最优解,并对工程结构算例具有很好的适应性。     

基于遗传算法的协作优化方法研究

多学科设计优化技术是国内外迅速发展的一门学科,而协作优化方法是多学科设计优化技术中最常用的一种有效的分布式并行优化方法.然而,标准的协作优化方法很难收敛到系统的最优解,而且对初始点的选择非常敏感,不同的初始点可能收敛到不同的解.遗传算法是一种成熟的智能寻优算法,具有很强的全局搜索能力.本文正是为提高协作优化的可靠性和鲁棒性,将遗传算法引入协作优化框架,并且对传统遗传算法进行相应的改进以适用于协作优化框架.算例证明本文提出的基于遗传算法的协作优化方法行之有效,消除了标准协作优化可能收敛不到系统最优解及对初始点敏感的缺陷.     

基于正交试验设计的进化算法初始种群生成法

针对进化算法求解多元优化问题时搜索空间较大、易陷入局部最优解等问题,提出了基于正交试验设计的进化算法初始种群生成法。采用正交试验设计思想,以搜索空间维数为因素,维数上分割的节点为水平,在满足约束条件的样本点邻域δ范围内按一定比例选择适应度较优个体,组合生成初始种群。与常规随机生成种群法对比,初始种群正交生成法在搜索空间内进行了大范围的拉网巡查,解决了初始种群生成较为盲目的问题,保证了种群的多样性,加快了算法的收敛速度,为更优初始种群个体的生成提供了保证。     

A branch-and-bound algorithm applied to optimal radar search pattern

In the article, the radar acquisition problem, e.g. the determination of a directional energy allocation sequence, is studied. The radar search pattern goal is the detection of a moving target whose initial location is approximately known. We have turned towards the general search theory where the observer allocates indivisible search efforts while the target presence probability spreads due to its dynamics. A few years ago, a Branch and Bound algorithm was proposed to determine the optimal sequence for a conditionally deterministic target. This operational research algorithm supposes a negative exponential detection function and a one over N detection logic, meaning that the target is declared detected if it has been detected once over a horizon of N looks. We have applied it to a narrow-beam tracking radar attempting to acquire a ballistic target. Non-trivial search patterns, such as expanding-contracting spirals, are obtained.     

声纳浮标阵目标搜索优化布放算法

为提高声纳浮标阵的目标搜索效率,文章首先建立目标运动模型和累积搜索概率的计算方法,然后提出了基于多点随机搜索、分区分支界定和遗传算法的浮标阵优化布放方法。仿真结果表明：这3种优化方法均优于传统布放方法,多点随机搜索算法性能最差但适合短时间制定布放策略;分区分支界定算法适合优化较少参数的浮标阵形,保证能找到最优点;对于较...     

吊放声纳应召搜潜效能的建模与仿真

基于反潜直升机吊放声纳的探测原理及战术使用特点,在目标初始位置概略已知,速度和航向未知的条件下,分析了目标散布规律,建立了搜潜效能分析计算模型,给出了吊放声纳在扩展方形搜索方式下的应召搜潜概率；并采用蒙特卡洛法的基本思想对该计算模型进行了仿真验证,证明了该方法的有效性；最后,基于扩展方形搜索方式,研究了在单机和双机搜潜条件下搜索概率的不同结果,分析了潜艇速度、应召延迟时间、吊放次数等参数 对搜索概率的影响。     

Interacting acceleration compensation algorithm for trackingmaneuvering targets

The two-stage Kalman estimator has been studied for state estimation in the presence of random bias and applied to the tracking of maneuvering targets by treating the target acceleration as a bias vector. Since the target acceleration is considered a bias, the first stage contains a constant velocity motion model and estimates the target position and velocity, while the second stage estimates the target acceleration when a maneuver is detected, the acceleration estimate is used to correct the estimates of the first stage. The interacting acceleration compensation (IAC) algorithm is proposed to overcome the requirement of explicit maneuver detection of the two-stage estimator. The IAC algorithm is viewed as a two-stage estimator having two acceleration models: the zero acceleration of the constant velocity model and a constant acceleration model. The interacting multiple model (IMM) algorithm is used to compute the acceleration estimates that compensate the estimate of the constant velocity filter. Simulation results indicate the tracking performance of the IAC algorithm approaches that of a comparative IMM algorithm while requiring approximately 50% of the computations     

基于均匀设计的小生境遗传算法及其在飞控系统中的应用

将小生境遗传算法(NGA)应用于飞行控制系统(FCS)的优化设计中,需要解决两个问题:如何选择目标函数及如何确定初始种群和算法运行参数。针对这两个问题,分别提出了基于参考模型的飞行控制系统优化策略及基于均匀设计的小生境遗传算法初始种群和运行参数的选择方法,根据规范要求将飞行控制系统的性能指标要求转化到参考模型中,利用均匀设计方法优选出合适的初始种群和算法运行参数。仿真结果表明,所提出的优化策略能够有效地解决飞行控制系统的优化设计问题,小生境遗传算法初始种群分布均匀,收敛速度快。     

月地转移轨道精确轨道设计

以基于Lambert算法的快速轨道设计结果为初值,开展精确轨道设计研究.通过对月地返回飞行阶段的摄动项和量级分析,建立了月地转移轨道的动力学方程,提出了一种双向嵌套循环搜索算法,采用该算法求解同时满足两端约束条件的精确月地转移轨道.该算法以出月球影响球的时刻和位置、速度为中间变量,一方面采用前向数值积分和微分改正法搜索满足地球再入端的轨道,另一方面采用后向数值积分并进行倾角和近月距修正得到满足月球端的轨道,通过这种双向嵌套循环,使得两段轨道在月球影响球边界处的位置和速度连续,从而获得一条完整的满足两端约束条件的月地转移精确轨道.最后以2017年1月26日出月球影响球作为返回窗口,给出了具体的设计算例,并通过STK软件仿真验证了程序的设计结果.     

A tracking algorithm for maneuvering targets

A methodology for the tracking of maneuvering targets is presented. A quickest-detection scheme based on the innovation sequence is developed for a prompt detection of target maneuvers. The optimal length of a sliding window that minimizes the maneuver detection delay for a given false-alarm rate is determined. After maneuver detection, the system model is modified by adding a maneuver term. A recursive algorithm is proposed to estimate the maneuver magnitude. With this estimate, a modified Kalman filter is used for tracking. Simulation results demonstrate the superior performance of the algorithm, especially during target maneuvers