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基于模拟退火算法的舰船磁场高精度建模方法

更新时间:2019-12-23 23:40:45 大小:2M 上传用户:守着阳光1985查看TA发布的资源 标签:模拟退火算法 下载积分:1分 评价赚积分 (如何评价?) 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

在舰船消磁与防护中,需要利用混合模型对舰船磁场的空间分布规律进行数学建模,而混合模型将磁偶极子阵列等距分布忽视了舰船结构的影响,且没有考虑测量数据的真实性,导致所建模型精度不高、稳定性较差.文章以混合模型系数矩阵条件数为目标函数,采用模拟退火算法(Simulated Annealing algorithm,SA)优化系数矩阵条件数,得到磁偶极子阵列的最优位置分布;然后通过考察单个点的拟合情况剔除误差大的测量点,优化测量数据;最后利用逐步回归求解模型方程,获得舰船磁场高精度稳定模型.实测数据建模表明:与磁偶极子等距分布的混合模型建模相比,本文方法所建模型精度可达96%,对测量数据误差的敏感性低,抗干扰能力强,具有较好的鲁棒性.本方法可用于复杂海况背景下的舰船磁场高精度建模,以及水面磁性目标探测与定位系统.


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6
Vol. 46 No. 6  
Jun. 2018  
2018  
6
ACTA ELECTRONICA SINICA  
退法的精度建模方法  
, ,  
戴忠华 穗华 单 珊  
(
军工程大学工程系 湖北武汉  
430033)  
:
, ,  
需要合模型规律数学建模 而合模型将磁  
, , .  
等距结构影响 且考虑测建模型精度定性文  
合模型系数矩阵条件用模退法  
( Simulated Annealing algorithmSA)  
系数矩阵条件  
, ; , ;  
优位然后察单个点合情况差大的利  
:  
步回模型方程 获得精度模型 建模明 与等距合模型建模  
方法建模型精度可达  
96% , , .  
差的方法用  
复杂下的精度建模 性目定位系统  
:
;
;
;
;
;
关键词  
中图分类号  
URL: http: / /www. ejournal. org. cn  
系数矩阵条件退步回归  
TM155 0372-2112 ( 2018) 06-1524-06  
DOI: 10. 3969 /j. issn. 0372-2112. 2018. 06. 037  
:
:
A
:
文章编号  
文献标识码  
电子学报  
High Accuracy Method for Ship Magnetic Field  
Based on Simulated Annealing Algorithm  
DAI Zhong-huaZHOU Sui-huaSHAN Shan  
( Department of Weaponry EngineeringNaval University of EngineeringWuhanHubei 4300033China)  
Abstract: In modeling ship magnetic field with hybrid modelthe dipole array location distribution and the authentici-  
ty of the measurement datawhich affects model accuracy and stabilityshould be considered. The paper takes the condition  
number of the coefficient matrices of the hybrid model as the objective functiongets the optimal position distribution of  
magnetic dipole arrays by optimizing the matrix condition number with simulated annealing algorithmoptimizes the meas-  
urement data by eliminating the great error in the measurement pointand finally obtains the high precision and stable model  
of ship magnetic field by using stepwise regression to solve the model equation. The measured data model showscompared  
with the model based on the equidistant distribution of magnetic dipole of hybrid modelthe model that the proposed method  
builds has a higher accuracy and is more stableand the accuracy of the model can reach 96% . This method can be used for  
high precision modeling of ship magnetic field under complex sea conditionsas well as surface magnetic target detection and  
positioning system.  
Key words: ship magnetic field; dipole array location distribution; measurement data; condition number of matrices;  
simulated annealing algorithm; stepwise regression  
场模型 然后模型分  
1
引言  
和计算  
数的制成 地  
建模法大两  
, ,  
环境船船产生一  
: , 、  
依据严格理论推导出边  
3 ~ 6]  
1]  
等  
, ,  
精度要求  
场  
已成为  
, ,  
严格 需要完整包络面 很难  
攻击的信分析和计船  
2]  
; ,  
满足 体模外若点处  
面具大的义  
产生效为布  
场建模要是根据条测推出船  
: 2017-04-06;  
: 2017-06-28; :  
责任编辑 覃怀银  
收稿日期  
修回日期  
:
基金项目 国研项目  
( No. 41419010208)  
1525  
6
:
退法的精度建模方法  
场 其需要磁  
i = 12……m M M M ( i = 1,  
点个数  
zi  
中  
xi  
yi  
, , ,  
场测便建模 建模精度较高 中  
2……N)  
i
子  
xyz  
矩  
xyz  
的方法 体模椭球和  
M
M M  
椭球的  
向  
,( a a a b b b c c c )  
为对的  
x( N + 1)  
y( N + 1)  
z( N + 1)  
合模型 种建模方法的一  
矩  
2]  
具体 已 经  
xij  
yij  
zij  
xij  
yij  
zij  
xij  
yij  
zij  
定方程 方程解的精度和定性方程  
系数矩阵条件有着方程系数矩阵条  
给出  
子位数的影响  
( 1)  
:
式  
矩阵形式为  
FM = H  
( a a a b b b c c c )  
7,  
面上  
( 2)  
优  
F
由  
的  
xij  
yij  
zij  
xij  
yij  
zij  
xij  
yij  
zij  
.  
定程系数矩阵献  
8]  
M  
H  
系数矩阵  
系数矩阵数大矩矩阵即  
( 2)  
矩矩阵  
是测矩阵  
考虑先对误差数剔  
m N,  
然后改进的方法系数矩阵行  
解  
为了对所建模型行验证 通常误  
( 2) M ,  
.  
献  
78]  
考虑子位置对系数矩阵条件  
假设式  
为  
, ,  
数的影响 子位系数矩阵  
:
可以用相为  
的某列 其子的某磁  
^
e = FM H / H  
2
( 3)  
2
, , ,  
过多会增致  
:
对误表示如下  
910]  
建模法优子  
m
2
(
)
H
- H  
, ,  
方法模型定性和精度但其  
xj  
xj  
yj  
zj  
j = 1  
e
=
=
=
( 4)  
Hx  
考虑水平面上的分同时和  
m
2
(
)
H
、  
考虑 当时编困难 法  
xj  
j = 1  
11 ~ 13]  
复杂 子位  
m
2
(
)
H
- H  
但是复杂优  
yj  
j = 1  
e
( 5)  
Hy  
效为椭球合模  
m
2
(
)
H
、 、  
用模退法的全局索 规于实现  
yj  
j = 1  
系数矩阵条件子的位  
m
2
(
)
H - H  
zj  
, ,  
同时考虑量误提出了一舰  
j = 1  
e
( 6)  
Hz  
精度建模方法  
m
2
(
)
H
zj  
j = 1  
2
舰船磁场度建模  
H H H  
xj  
H H H  
测  
xi  
中  
论计值  
yj  
yj  
yi  
zi  
2. 1  
舰船模型和数  
量值  
合模型为一  
( 2)  
, ,  
程中 往往定方程 系数  
在解式  
椭球匀  
矩阵条件影响着模型的  
线上合模型 其匀  
,  
精度和定性 系数矩阵条件模型定  
, ,  
椭球船  
; ,  
量误系数矩阵条件模型越  
匀  
.  
量误系数矩阵条件是  
场  
, ,  
子位因此 可以系数矩阵  
N,  
分  
假设合模型为  
( u v w ) i = 12……N.  
条件数的优而得到最优的子分布  
为  
立坐标  
i
i
i
1 , , ,  
如图 合模型椭球长  
点  
P ( x y z )  
j
:
产生为  
j
j
j
N+1  
a,  
短半为  
bN  
子分椭球将  
H
H
H
=
=
=
( a M + a M + a M )  
yi  
xj  
yj  
zj  
xij  
xi  
yij  
zij  
zi  
N + 1  
i  
子  
椭球沿为  
i = 1  
N+1  
1
的分部分所代表域  
系数矩阵条件数优可以式表示  
min( Cond( F) ) = f( u v w ) i = 12N ( 7)  
( 1)  
( b M + b M + b M )  
yi  
xij  
xi  
yij  
zij  
zi  
:
i = 1  
N+1  
i
i
i
( c M + c M + c M )  
yi  
xij  
xi  
xij  
xij  
zi  
u v w  
i
:
为  
中  
i = 1  
i
i

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