水下多平台协同突防航路规划算法研究

论文摘要

海上攻防对抗中,使用水下平台打击敌方编队时,多采用发射导弹的方式对敌方进行攻击。在攻击前,需要分析发现敌方布局中的弱点,保证导弹攻击时可切断敌方整体的协调部署,完成对敌逐步击破。此外,为确保攻击效果,需要对导弹航路进行合理的规划,以保证时间及空间协同,实现对敌最大毁伤。本文首先从敌方整体布局的角度出发,提出了基于谱聚类的网络抗毁性测度分析方法。针对航路规划问题,提出了基于RRT（快速扩展随机树）的量子遗传航路规划算法（QG-RRT）及基于双向RRT的量子遗传航路规划算法（QG-BRRT）。同时,在这两个算法的基础上,选择通过预设目标点的方式进行多航路规划。论文主要工作如下:首先,阐明了本文的研究背景和意义,总结当前网络抗毁性测度及导弹航路规划问题的研究现状。另外,针对要解决的问题,给出了论文中用到的相关基础理论。其次,本文提出了一种基于谱聚类的网络抗毁性测度分析方法。不同于传统的试探性攻击,本文中的方法实现了从整体的角度确定网络薄弱连接。该方法通过分析网络节点的邻接情况,选择表征网络节点局部及整体的特征,构造各节点属性信息表并计算各属性权重。通过计算得到的属性信息表及属性权重,再结合网络的邻接矩阵构造网络节点间相似矩阵。对于该相似矩阵,借鉴谱聚类思想对网络节点进行聚类,得到聚类结果及类间节点关联边。通过这样的方式找到网络的薄弱连接边。之后,通过几个典型的网络模型验证了该方法的可行性。最后,在RRT和双向RRT算法的基础上,借鉴量子遗传算法的思想,提出了基于RRT的量子遗传航路规划算法（QG-RRT）以及基于双向RRT的量子遗传航路规划算法（QG-BRRT）。解决了RRT及双向RRT算法随机性强,规划出的航路过于冗长的问题。文中通过设定的场景对提出的算法进行了验证。针对多航路规划中航路存在交叉的情况,为保证导弹航路规划中的空间协同,本节在提出的QG-RRT及QG-BRRT算法基础上,通过预设目标点的方式进行改进。对改进的方法利用实验进行仿真,验证了方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 论文的研究背景及意义
•   1.2 课题研究现状
•     1.2.1 网络抗毁性测度研究现状
•     1.2.2 导弹航路规划方法研究现状
•   1.3 本文的主要工作
• 第2章 网络抗毁与航路规划基础知识
•   2.1 引言
•   2.2 图与谱聚类的基础知识
•     2.2.1 网络拓扑模型及性质
•     2.2.2 网络拓扑的图论表示
•     2.2.3 属性重要度评估
•     2.2.4 谱表示
•     2.2.5 FCM聚类
•   2.3 航路规划相关知识
•     2.3.1 航路规划问题数学模型
•     2.3.2 航路规划要素及约束
•     2.3.3 航路规划的经典算法
•   2.4 本章小结
• 第3章 网络抗毁性测度研究
•   3.1 引言
•   3.2 网络抗毁性测度
•     3.2.1 问题转化及模型建立
•     3.2.2 节点重要度表征
•     3.2.3 属性重要度权值
•     3.2.4 相似矩阵构造
•     3.2.5 网络抗毁性测度
•   3.3 实验与分析
•   3.4 本章小结
• 第4章 基于RRT的量子遗传航路规划算法
•   4.1 引言
•   4.2 问题分析及模型建立
•   4.3 量子遗传算法
•     4.3.1 量子比特编码
•     4.3.2 量子门更新
•   4.4 基于RRT的量子遗传航路规划算法
•     4.4.1 障碍物的处理
•     4.4.2 初始航路的编码和译码
•     4.4.3 航路的进化
•     4.4.4 量子旋转门
•   4.5 基于双向RRT的量子遗传航路规划算法
•   4.6 实验与分析
•     4.6.1 基于RRT的量子遗传航路规划算法
•     4.6.2 基于双向RRT的量子遗传航路规划算法
•     4.6.3 多航路规划
•   4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 林庆果

导师: 邓廷权

关键词: 谱聚类,抗毁性测度,量子遗传,航路规划

来源: 哈尔滨工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 数学,武器工业与军事技术,自动化技术

单位: 哈尔滨工程大学

分类号: O221;TP18;TJ6

总页数: 76

文件大小: 2159K

下载量: 101