[发明专利]一种基于优化PSO的双轴旋转调制转停方案参数选取方法

权利要求书

1.一种基于优化PSO的双轴旋转调制转停方案参数选取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设定待参数选取双轴旋转调制惯性导航系统的惯性器件误差、系统误差以及旋转时间和停止时间两个参数的寻优空间；

步骤2，选定PSO寻优的粒子个数和最大代数，以及单次迭代次数；

步骤3，基于选定的参数寻优范围和构建的适应性函数，进行优化PSO参数寻优；

步骤4，获取优化PSO方法对16位置转停方案的旋转时间和停止时间寻优结果输出后，叠加随机误差等其他非确定性误差分量，开展对参数选取结果的仿真验证；

步骤5，寻优结束，获得特定条件下双轴旋转调制惯性导航系统适用的16位置转停旋转调制方案旋转调制参数结果；

步骤3中，单次基于PSO方法的参数寻优过程如下：

1)首先初始化粒子位置和速度

P_i＝P_min+(P_max-P_min)λ_i

其中，P_i为第i个粒子的位置，P_min为旋转调制参数的最小值，P_max为旋转调制参数的最大值，λ_i为随机数，即λ_i～U(0,1)服从均匀分布；初始粒子速度为零；

2)计算每一个粒子的适应度函数值

基于步骤1设定的误差值和给定的误差传播模型，每个粒子进行72小时的误差传播仿真，获得误差传播序列；适应度函数如下：

其中，f_i为第i个粒子的适应度数值解，N为误差序列的个数，x为误差传播方差中对应的误差向量，x(5,k)表示第k个误差向量的第5个分量，即导航误差传播过程中第k步对应的航向角误差；

3)单个粒子的旋转调制参数寻优

每个粒子的适应度函数值与其历史适应度函数最小值进行比较，如果现粒子适应度函数值小于历史最小值，则将粒子的最优适应度设置为现粒子值，且将局部最优粒子设置为现粒子位置值，其公式表示如下：

其中，Pf_i为第i个粒子寻优过程历史中适应度最小值，表f_i(j)示第i个粒子第j次迭代的适应度函数，gMax为最大单次寻优代数；

particleBest_i＝arg minf_i(p_i(j))

其中，particleBest_i为第i个粒子寻优历史适应度最小值对应粒子位置，即局部最优旋转调制参数值；

4)每个代数内旋转调制参数寻优

当单个粒子适应度函数寻优结束后，将每个粒子历史最优值进行比较以获得所有粒子中每一层的最优值最为该层寻优结果的最优值，即

其中，globalF_j为第j层的全局最优适应度函数值，n为粒子的个数；

寻得全局最优适应度函数后，记录全局最优粒子位置如下：

particleGlobalBest_j＝arg min Pf_i(j)

其中，particleGlobalBest_j为第j层全局最优适应度函数值最小时对应的粒子位置，即第j层全局双轴旋转调制参数值；

5)单个粒子的速度更新

为了获得粒子的全局寻优能力和局部寻优能力的平衡，采用如下速度更新方法：

v_i＝ω·v_i+c₁·α·(particleBest_i-p_i)+c₂·β·(particleGlobalBest_i-p_i)

其中，ω＝0.8为惯性因子，c₁＝0.5为局部加速常数，c₂＝0.5为全局加速常数，α，β为随机变量，服从均值为0方差为1的高斯分布，p_i为粒子当前位置；

速度更新后为了限制速度幅值，根据速度值限定最大范围，以保证寻优过程的平稳性和可靠性；

6)单个粒子的位置更新

完成单个层数内旋转调制参数寻优后，需要对粒子位置进行更新，以获得新的粒子位置，其更新过程如下：

p_i＝p_i+v_i

其中，p_i为第i个粒子位置，v_i为第i个粒子速度，根据空间边界条件，限定更新后粒子位置范围；然后重复寻优步骤2、3、4和5，已完成单次寻优，并保存单次寻优结果；

7)多次迭代旋转调制参数寻优

设定迭代次数的单次循环PSO寻优过程，并基于适应度函数值来对比单次寻优结果，以获得更加可靠的旋转调制参数的寻优结果，保证最终的旋转调制方案中寻优结果的数值稳定性和可靠性。