基于遺傳算法的曲線擬合方法在彈道氣象的應(yīng)用研究.pdf

1、在信息化條件下的局部戰(zhàn)爭中，大氣環(huán)境對武器裝備乃至整個(gè)戰(zhàn)爭的影響，仍然十分引人注目。近年來，對火炮射擊精度的理論研究表明，隨著火炮的定位定向、目標(biāo)探測、瞄準(zhǔn)等技術(shù)日趨成熟，氣象條件已經(jīng)成為影響火炮射擊精度的首要因素。因此，深入分析氣象諸元誤差，提高實(shí)時(shí)氣象資料的探測精度，更新彈道氣象諸元的計(jì)算方法，減小氣象條件對火炮射擊精度的影響，是當(dāng)前提高炮兵防空兵射擊精度的重要和有效途徑。
　　本論文對氣象諸元隨高度變化曲線的擬合問題進(jìn)行了深

2、入研究，提出了基于雙種群遺傳算法的B樣條曲線擬合理論和方法，并在此基礎(chǔ)上詳細(xì)分析氣象諸元誤差的產(chǎn)生原因，研究和設(shè)計(jì)了連續(xù)函數(shù)法計(jì)算彈道氣象諸元，提出將氣象諸元擬合曲線直接應(yīng)用于火炮計(jì)算射擊諸元的思想，主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)提出了用3次B樣條曲線最小二乘方法擬合氣象諸元曲線的總體要求。設(shè)定3次B樣條擬合曲線的控制頂點(diǎn)數(shù)量較少和B樣條擬合曲線的光順性較好作為擬合條件，將氣象諸元曲線擬合問題轉(zhuǎn)化為可以用遺傳算法求解的雙約束優(yōu)化問

3、題。
　　(2)提出了一種以遠(yuǎn)緣選優(yōu)和近親替代思想為種群遷移策略的改進(jìn)雙種群遺傳算法（即DPPPGA）。根據(jù)遠(yuǎn)緣選優(yōu)策略將各代的遠(yuǎn)緣優(yōu)質(zhì)個(gè)體和最優(yōu)個(gè)體復(fù)制到副種群，副種群按照設(shè)定原則自動(dòng)產(chǎn)生和進(jìn)化，主種群和副種群按照設(shè)定原則相互交流特定個(gè)體，證明了DPPPGA的全局收斂性和對早熟收斂的抑制。
　　(3)詳細(xì)分析和論述了基于DPPPGA的B樣條曲線擬合氣象諸元曲線的具體實(shí)施細(xì)節(jié)。首先，提取氣象諸元曲線的特征點(diǎn)，按照改進(jìn)方法產(chǎn)生

4、初始種群;其次，設(shè)定自適應(yīng)懲罰因子，根據(jù)分層原則，實(shí)現(xiàn)算法自動(dòng)分層擬合。
　　(4)針對傳統(tǒng)計(jì)算方法存在插值誤差和計(jì)算方法誤差，提出運(yùn)用連續(xù)函數(shù)法計(jì)算彈道虛溫偏差量和彈道空氣密度偏差量。用基于DPPPGA的B樣條曲線擬合氣象諸元隨高度變化曲線，再根據(jù)B樣條曲線的節(jié)點(diǎn)區(qū)間分層，計(jì)算各層B樣條曲線函數(shù)的積分平均值作為該層氣象諸元的代表值;計(jì)算各層氣象諸元代表值與各層層權(quán)乘積之和，從而克服傳統(tǒng)計(jì)算方法的插值誤差和計(jì)算方法誤差。
　

5、　(5)提出運(yùn)用連續(xù)函數(shù)法計(jì)算彈道風(fēng)。首先，通過“小步長寬間隔法”和“整體滑動(dòng)平均法”計(jì)算出真風(fēng)在南北和東西方向的兩個(gè)分量曲線，用基于DPPPGA的B樣條曲線分別擬合;其次，按照相同的分層原則，計(jì)算兩個(gè)分量各層B樣條曲線函數(shù)的積分平均值，再分別乘上各層的層權(quán)，得到各層真風(fēng)的兩個(gè)加權(quán)分量;最后，按照矢量相加方法計(jì)算出彈道風(fēng)風(fēng)向和風(fēng)速。與傳統(tǒng)方法相比，連續(xù)函數(shù)法能夠更加詳細(xì)描述風(fēng)的變化趨勢，更加準(zhǔn)確反映實(shí)際大氣局部情況，較大程度提高彈道風(fēng)的

6、計(jì)算精度。
　　(6)提出在火炮決定射擊諸元過程使用氣象諸元的新方法。首先，分析了火炮決定射擊諸元過程由氣象諸元引起的誤差;其次，提出了在用精密法決定射擊諸元時(shí)，運(yùn)用連續(xù)函數(shù)法結(jié)合精確層權(quán)計(jì)算所需高度的彈道氣象諸元，在用數(shù)值積分法求解彈道方程決定射擊諸元時(shí)，運(yùn)用連續(xù)函數(shù)法計(jì)算各個(gè)積分步長所需的氣象諸元，從而減小氣象諸元誤差，提高火炮射擊精度。
　　(7)分析了氣象通報(bào)模式的缺陷，指出現(xiàn)行氣象通報(bào)模式已經(jīng)不能滿足信息化條件下各