[发明专利]基于PCE代理模型的飞行器追踪效能评估方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于PCE代理模型的飞行器追踪效能评估方法及系统，构建拟评估的飞行器目标追踪仿真模型，输入飞行器拟追踪的目标机动时的不确定性参数集；对不确定性参数集中的各参数进行敏感性分析，得到关键参数集；对关键参数集使用拉丁超立方体抽样方法进行采样，并将采样结果输入到仿真模型中得到与关键参数相对应的评估结果形成训练样本，对PCE代理模型进行训练；将当前目标的各关键参数值输入到训练好的PCE代理模型中，得到评估结果。通过将PCE代理模型从传统的优化设计中应用到对飞行器目标追踪的效能评估中来，通过对代理模型的拓展应用，减少了无论是实物试验还是仿真试验的成本，减少了计算量，提高了评估的效率。

技术领域

本发明属于试验鉴定领域，尤其涉及一种基于(Polynomial Chaos Expansions，PCE)代理模型的装备效能评估方法及系统。

背景技术

在装备试验鉴定方法中，仿真试验和实物试验是进行装备效能评估的主要依据。但由于试验成本和仿真条件的限制，难以对装备大规模展开试验。尤其是在飞行器的效能评估上，由于目标移动的不确定性，怎样既能降低试验成本又能对飞行器进行目标追踪的效能评估就显得尤为重要。

现有技术中，在系统的优化和设计中，为了在保持高计算精度的前提下加快计算进度，代理模型(Surrogate Model)被提出用于代替系统仿真过程，但是代理模型主要是用在系统的优化设计这种静态设计过程中，在装备效能评估上，也就是在装备已经设计制造完毕后，由于试验成本和仿真条件的限制，难以对装备大规模展开试验，怎样对装备进行评估，怎样在降低实物试验和高精度仿真试验成本的基础上进行高效评估就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PCE代理模型的装备效能评估方法及系统，以解决现有技术中装备评估成本过高以及评估效率不高的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于PCE代理模型的飞行器追踪效能评估方法，包括以下步骤：

步骤1：给定拟评估的飞行器目标追踪仿真模型，输入飞行器拟追踪的目标机动时的不确定性参数集；

步骤2：对所述不确定性参数集中的各参数进行敏感性分析，得到在飞行器目标追踪过程中的关键参数集；

步骤3：对所述关键参数集使用拉丁超立方体抽样方法进行采样，并将采样结果输入到所述飞行器目标追踪仿真模型中得到与所述关键参数相对应的评估结果形成训练样本，对PCE代理模型进行训练；

步骤4：将当前目标的各关键参数值输入到训练好的所述PCE代理模型中，得到飞行器追踪效能的评估结果。

进一步地，步骤2中对所述不确定性参数集中的各参数进行敏感性分析的方法是Sobol敏感性分析方法。

进一步地，所述Sobol敏感性分析方法具体为：

步骤2.1：对所述飞行器目标追踪仿真模型的目标函数的总方差进行分解，获得单参数的方差和不同参数之间相互作用的方差；

其中D为总方差，D_i为第i个不确定性参数x_i产生的方差，D_ij为不确定性参数x_i与x_j耦合产生的方差，D_1,2,…,n是多个不确定参数耦合产生的方差；

步骤2.2：对式(1)进行归一化，得到系统对不确定参数的敏感性，如下式所示：

令为一阶敏感性系数，

为二阶敏感性系数，

为n阶敏感性系数，