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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明公开了一种基于遗传算法的岛礁区探测潜标水平布放位置优化方法，利用网上开源数据，提取岛礁区地形数据，将地形数据按照N×N划分成网格，然后将得到的声场数据根据角度和距离从极坐标转换到笛卡尔坐标系，并整体存入矩形声场环境。随后使用遗传算法进行潜标的选择、叠加和优化，通过对潜标组合的叠加处理后，求取出相对于除去地形所占位置的能探测到的区域比例。本发明通过声场模拟和潜标水平位置优化，可以少量输入参数即可获取最优配置方案，大大减少了手动计算和试验的需要，提高了操作的便捷性和效率。

主权项：1.一种基于遗传算法的岛礁区探测潜标水平布放位置优化方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：选取探测区域，设置传播损失阈值、接受深度、接收距离、声源频率；步骤2：定义网格的大小为N×N，N≥20；x轴和y轴的范围涵盖了从负值到正值；x轴和y轴的每个区间都被等间距地划分，将每个轴的区间分成N-1个等份，允许在每个网格单元内进行均等的探测机会；利用生成的x轴和y轴的坐标点，形成一个二维的坐标网格；每个坐标点代表网格中一个单元的中心点，用于布置潜标；步骤3：从地形文件中提取网格中每个点位对应的水平位置，并按照该水平位置寻找其对应的地形深度；潜标深度设置为比地形高100m，对该地形条件下的环境文件进行bellhop3d，得到N×N个不同水平位置下的潜标的声场数据；对于N×N个声场数据叠加，需要将声场数据从极坐标统一到笛卡尔坐标系如公式1和公式2：x＝r·costh1y＝r·sinth2其中，r为接受距离，th为接受角度，x为笛卡尔坐标系下的横坐标，y为笛卡尔坐标系下的纵坐标；步骤4：最近邻插值法被用于将计算得到的声场数据映射到规定的网格上；通过找到与网格点最近距离的声场点，并将这些点的声压值直接分配给网格点；在映射声场数据到网格的过程中，使用欧氏距离确定每个网格点与声场中记录点之间的距离如式3： 其中，x1和y1表示第一个点的横坐标和纵坐标；x2和y2表示第二个点的横坐标和纵坐标；d表示这两个点之间的欧氏距离；通过计算最小距离，选取最近的声场点来代表该网格点的声压值；超出矩形区域的声场部分被去掉；最后得到存储N×N个声场数据的矩形三维声场；步骤5：通过模拟声场在设定网格和深度上的分布并计算其符合阈值条件的区域，采用遗传算法求出最优的潜标布放位置以最大化声场探测的范围，具体如下：步骤5-1：初始化一组随机种子数组；根据潜标数量、种群大小、迭代次数、交叉操作比例和变异率，配置遗传算法；步骤5-2：在遗传算法的主循环中，对每一个随机种子初始化种群，其中每个个体代表一个潜标组合；基于各个潜标组合的声场覆盖范围对每一代进行适应度计算；将每个潜标的声场数据叠加到一个三维数组中，然后使用公式4将累计的声场能量转换为分贝值；根据这些分贝值，计算不超过设定最大阈值的有效覆盖区域大小，以网格数表示覆盖面积，提供了一个量化声场性能的指标： 其中，Lp代表声压级，单位是分贝；p代表实际测量到的声压，单位是帕斯卡；Pref为参考声压。

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