基于DIR-QPSO的弹丸落点定位声阵列优化布设方法

为了满足有限测点下声阵列定位精度提升的需求,提出了基于双种群量子粒子群(dual-group interaction quantum particle swarm optimization, DIR-QPSO)联合到达时差定位技术(time difference of arrival, TDOA)的单基站声阵列拓扑结构优化布设方法。首先,将声阵列中的声传感器作为粒子,利用Logistic混沌模型全局遍历性的优势初始化种群;其次,利用双种群之间信息共享优势,消除迭代过程中陷入局部最优点;再次,以TDOA模型构建适应度评价函数,得到声传感器最优布设位置;最后,通过仿真验证,得到优化后的声阵列拓扑结构。仿真结果表明,与传统六元正四棱锥阵列及QPSO优化后的阵列相比,方法将几何精度因子减小至1.351 8 m,克拉美罗下界减小至0.481 7 m,均方根误差减小至0.556 4 m。最后进行实验对比验证,实验结果表明,提出的单基站阵列具有更高的定位精度,极大提升了弹丸落点定位精度。

地下震源能量场快速扫描定位算法

针对地下浅层复杂空间中震源定位精度低,定位速度慢的问题,提出基于双种群量子粒子群(DIR-QPSO)联合可控波束形成(SRP)的震源定位算法。该方法首先基于Logistic混沌模型的全局遍历性构建震源定位的初始化种群;其次,利用DIR-QPSO主辅粒子群之间的相互约束,消除震源搜索过程中出现的局部收敛的现象;同时,利用SRP定位模型在空间中能量聚焦的特性,构建DIR-QPSO的适应度函数,实现大区域的精准搜索。在实际实验环境下,将该定位算法与QPSO联合走时偏振角度的算法进行对比,实验结果表明,该算法相比QPSO联合走时偏振角度的算法,提升了粒子搜索范围,使得收敛区域更加准确,同时定位精度在0.235 m以内,均方根误差(MSE)也减小至0.0003左右,算法总收敛时间最大减少了0.5392 s。由此可见该算法在定位速度和精度、粒子搜索范围、收敛区域等方面具有较强的优势,基本满足地下浅层复杂空间中震源定位的需求,有较强的实际应用价值。