[发明专利]水流体内无人平台智能目标捕获方法及系统

说明书

本发明涉及一种水流体内无人平台智能目标捕获方法及系统，所述方法包括如下步骤：步骤一、构建水流体内无人平台决策模型：构建水流体内探测信号模拟模型，完成水流体内探测信号的重叠判定，然后构建水流体内运动学模型以及导引模型；步骤二、构建线导式自航行体追踪捕获场景模型：场景包括场景设定、决策内容和环境设置；步骤三、在线导式自航行体追踪捕获场景模型中，应用强化学习方法，最终实现水流体内无人平台的智能目标捕获。在不同的场景下，能够分别采取合适的线导式自航行体的导引方法‑速度组合策略，并且捕获命中率均可达到80％以上，均优于单一策略综合命中率。

技术领域

本发明属于水流体内无人平台技术领域，具体涉及一种水流体内无人平台智能目标捕获方法及系统。

背景技术

水流体内无人平台搭载有可以发射并具备驱动能力的自航行体功能性载荷，可用于对目标的捕获，其捕获追踪能力由导引方式的先进程度决定，导引方式基本上可归纳为线导式与自导式两大类，相比自导式，线导式自航行体具有反应速度快，对目标运动要素的依赖性小，对目标机动有较好的适应能力，抗干扰能力强等特点。线导式自航行体虽然在发射条件上降低了要求，但在发射之后，仍与无人平台保持线导联系，决策系统需要实时对线导式自航行体进行遥控导引。同时，导引方法的多样化(如现在方位法，前置点法、未来方位法等)，也给线导式自航行体的使用带来更大的难度及复杂性。

现有的关于水流体内无人平台使用线导式自航行体追踪捕获目标的研究，大多着手于提出各种改进的导引方法，但在整个追踪捕获过程中，各阶段的情况并不相同，只是使用单一的线导导引方法不能发挥自航行体的最大效能。目前关于线导导引方法组合策略的研究很少，并且只以规则的形式表达了导引方法的切换策略，只能应用于特定的场景，灵活性不足，方法泛化性能差。另外，目前也缺少对于自航行体引导方法和速度进行共同决策的研究，所以目前急需一种新的水流体内无人平台智能目标捕获决策方法。

发明内容

本发明为解决目前线导导引方法组合策略灵活性不足，方法泛化性能差，并且缺少自航行体引导方法和速度共同决策方法的问题，提出一种新的水流体内无人平台智能目标捕获决策方法。

本发明涉及一种水流体内无人平台智能目标捕获方法，包括如下步骤：

步骤一、构建水流体内无人平台决策模型：构建水流体内探测信号模拟模型，完成水流体内探测信号的重叠判定，然后构建水流体内运动学模型以及导引模型；

步骤二、构建线导式自航行体追踪捕获场景模型：场景包括场景设定、决策内容和环境设置；

步骤三、在线导式自航行体追踪捕获场景模型中，应用强化学习方法，最终实现水流体内无人平台的智能目标捕获。

所述步骤一中，所述水流体内探测信号模拟模型的构建方法如下：将水流体内探测信号以采样点的形式进行模拟表达，水流体内探测信号表示为-180deg～+180deg上多个离散的信号值；

依据环境扰动程度的不同，增加水流体内探测器信号背景噪声，以正态随机信号的形式添加到离散信号值上，信号平均值与环境扰动程度成正比；

对于每个信号目标，以呈正态分布的信号峰进行模拟表达，波峰位置μ为目标方位角，波峰宽度2σ与目标距离成反比，波峰强度与目标速度成正比；

对于多个信号目标的信号峰有重叠的情况，在重叠位置上取多个信号之中的最大值。

所述步骤一中，水流体内探测信号的重叠判定方法如下：

对原始探测信号使用Savitzky-Golay平滑滤波方法过滤信号噪声；

使用波峰检测算法对所有的信号峰进行识别并标定其对应方位值；

根据方位值差以及检测到的波峰数量判定信号峰是否重叠。