[发明专利]基于态势模拟和蒙特卡罗的水下航行器协同搜索效能评估方法

权利要求书

1.一种基于态势模拟和蒙特卡罗的水下航行器协同搜索效能评估方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：对搜索海域预处理

步骤1.1：以水下航行器协同系统航线起点为原点，建立笛卡尔直角坐标系；

步骤1.2：计算各声纳在海底的有效覆盖宽度及系统的协同覆盖宽度；

步骤1.3：以协同覆盖宽度为单元对搜索海域进行小区域划分，以有效覆盖宽度的最大公约数为单元对小区域进行栅格处理；

步骤2：建立可由声纳参数调节、随水下航行器航向变化的三维声纳视域模型：

a_i＝[-0.5α_i，-0.5α_i，0.5α_i，0.5α_i]，α_i∈[0，α]

b＝[0.5β，-0.5β，-0.5β，0.5β]

其中，[x_i(j) y_i(j) z_i(j)]为声纳视域角度a_i时边界点j在当前空间坐标系中的坐标，[x₀ y₀ z₀]为水下航行器所在位置坐标，R为声纳的最大探测距离，α为声纳的水平开角，β为声纳的垂直开角，θ为声纳的发射角，ξ为水下航行器的航向角；

步骤3：建立搜索目标模型；

步骤4：根据搜索策略，在三维空间中对搜索过程进行模拟；

步骤5：在三维空间内，判断目标是否位于当前时刻声纳覆盖区域；

步骤6：根据搜索策略、声纳参数、搜索环境对声纳覆盖区域内出现目标时的检测识别概率进行计算：

步骤6.1：计算各水下航行器搭载声纳对当前覆盖区域内各点的识别检测概率，计算方法为：

TL＝10τlog(d)+0.001ε

其中，Q(a，b)为马库姆函数，SL为声源级，TL为接收端的传播损失，TS为目标强度，RL为混响级，τ为扩展因子，ε为海水吸收系数，d为声纳探测距离，p_f为声纳虚警率；

步骤6.2：利用步骤4中结果，根据在有效时间内被声纳覆盖的次数对步骤1划分的栅格进行标记，对于被n组声纳覆盖过的区域，该区域内出现目标时，目标被检测识别的概率为：

步骤7：计算整个搜索过程中遭遇并识别目标的个数：

其中，n_find为态势模拟过程中遭遇到目标的总个数，p_di为每个发现目标所在栅格的检测概率；

步骤8：多次重复进行步骤4-步骤7，对多次搜索结果进行数据处理，对既定搜索策略下的搜索效能进行计算：

其中，N为步骤4仿真中设定的目标总个数，f(n₁，n₂，…，n_k)为对多次态势模拟中步骤7计算结果的收敛值。

2.根据权利要求1所述的一种基于态势模拟和蒙特卡罗的水下航行器协同搜索效能评估方法，其特征在于：所述步骤3中建立搜索目标模型，具体实施过程为以均匀分布作为蒙特卡罗生成函数，在搜索海域长度、宽度和高度范围内生成相同个数的x，y，z坐标，三者随机组合作为假想目标的初始位置，随着搜索过程的态势模拟，在一定规则下模拟目标的运动。

3.根据权利要求1所述的一种基于态势模拟和蒙特卡罗的水下航行器协同搜索效能评估方法，其特征在于：所述步骤4中对搜索过程进行模拟指水下航行器协同系统按照预先设定好的航线进行搜索，获得水下航行器协同系统在任务期间任意一时刻的覆盖空间区域与总的任务执行时间。