基于组合圆锥构型的水下声学定位系统布站优化

摘要

在水下目标定位中，布站构型的共面约束会导致目标单点定位的几何精度因子(GDOP)理论最小值不能达到。为改善水下布站的观测矩阵，将单圆锥扩展为组合圆锥构型布站模式。然而，传统的优化算法易陷入局部最优且存在收敛效率低等问题。针对以上问题，提出了一种改进的自适应粒子群算法。首先提出了一种有共面约束的水下声学定位系统组合圆锥构型，并证明了所提出的组合圆锥构型具有可叠加性、可旋转性以及GDOP旋转不变性；其次，针对布站优化指标单一的问题，构建了一种基于水下目标全局GDOP的布站优化准则；在此基础上提出了一种基于自适应粒子群的优化算法，并应用于组合圆锥构型下的水下声学定位系统布站优化。所提出的自适应粒子群算法能增强布站的全局最优性，提高算法收敛效率和水下目标的定位精度。

关键词

水下声学定位 / 布站几何 / 组合圆锥构型 / 自适应粒子群算法 / 几何精度因子

基金资助

国家自然科学基金项目(62203458)