本技術(shù)涉及彈道優(yōu)化領(lǐng)域，尤其涉及一種基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、目前，常采用傳統(tǒng)的單目標(biāo)優(yōu)化方法或簡(jiǎn)單的多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)內(nèi)外彈道參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。這些方法在處理內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化問題時(shí)，通常只考慮單一目標(biāo)或少數(shù)幾個(gè)目標(biāo)，且往往忽略多因素之間的耦合關(guān)系。

2、但是，現(xiàn)有技術(shù)在優(yōu)化內(nèi)外彈道參數(shù)的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)無法有效平衡多個(gè)目標(biāo)之間的矛盾，導(dǎo)致優(yōu)化結(jié)果不夠理想，且不能充分考慮多因素耦合對(duì)彈道性能的影響，從而可能使優(yōu)化后的彈道參數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中無法達(dá)到預(yù)期效果。

3、故，如何更加精確地優(yōu)化彈道參數(shù)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法、裝置、設(shè)備、介質(zhì)及程序，用以解決彈道參數(shù)準(zhǔn)確性不足的技術(shù)問題。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法，用于優(yōu)化飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，

3、所述方法，包括：

4、獲取包含多個(gè)初始個(gè)體的初始種群，每一所述初始個(gè)體表示發(fā)動(dòng)機(jī)的一組設(shè)計(jì)變量；所述初始個(gè)體為導(dǎo)彈外形參數(shù)或發(fā)射初始狀態(tài)參數(shù)中的任一種；

5、針對(duì)每一所述初始個(gè)體，進(jìn)行多因素耦合，得到該初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的多個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)；

6、根據(jù)多個(gè)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)，利用nsga-ⅲ算法，對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，其中，所述參數(shù)優(yōu)化結(jié)果表征優(yōu)化后的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案。

7、可選地，根據(jù)多個(gè)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)，利用nsga-ⅲ算法，對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，包括：

8、根據(jù)多個(gè)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)，對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行非支配排序，得到多個(gè)非支配等級(jí)各自對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體組，所述非支配等級(jí)表示其對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體的優(yōu)劣程度；

9、針對(duì)每一所述非支配等級(jí)，對(duì)該非支配等級(jí)對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體組進(jìn)行擁擠度計(jì)算，得到每一所述初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的擁擠度距離，所述擁擠度距離表征初始個(gè)體在該非支配等級(jí)中的分布密度；

10、獲取參考點(diǎn)和目標(biāo)密度，并基于所述參考點(diǎn)和所述目標(biāo)密度，對(duì)每一所述初始個(gè)體進(jìn)行區(qū)域分配，得到每一所述初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的參考區(qū)域，其中，所述參考點(diǎn)表征種群的預(yù)設(shè)進(jìn)化方向，所述參考區(qū)域表征初始個(gè)體與所述參考點(diǎn)的關(guān)聯(lián)程度；

11、針對(duì)每一所述參考區(qū)域，基于該參考區(qū)域?qū)?yīng)的初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的擁擠度距離以及非支配等級(jí)，對(duì)該參考區(qū)域?qū)?yīng)的初始個(gè)體執(zhí)行選擇遺傳操作，得到該參考區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)個(gè)體；

12、根據(jù)所述目標(biāo)個(gè)體生成臨時(shí)種群，并基于所述臨時(shí)種群，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。

13、可選地，根據(jù)所述目標(biāo)個(gè)體生成臨時(shí)種群，并基于所述臨時(shí)種群，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，包括：

14、對(duì)所述目標(biāo)個(gè)體進(jìn)行交叉操作，得到所述目標(biāo)個(gè)體對(duì)應(yīng)的子代個(gè)體；對(duì)所述子代個(gè)體進(jìn)行變異操作，得到所述目標(biāo)個(gè)體對(duì)應(yīng)的子代個(gè)體組；

15、對(duì)所述子代個(gè)體組和所述初始種群進(jìn)行組合，得到臨時(shí)種群；并對(duì)所述臨時(shí)種群重新執(zhí)行非支配排序和擁擠度計(jì)算，以進(jìn)行所述選擇遺傳操作，得到新的目標(biāo)個(gè)體，根據(jù)所述新的目標(biāo)個(gè)體得到新的臨時(shí)種群，判斷所述新的臨時(shí)種群是否滿足收斂條件；

16、若是，則對(duì)所述新的臨時(shí)種群中的目標(biāo)個(gè)體進(jìn)行解碼輸出，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果輸出；若否，則將所述新的臨時(shí)種群作為新的初始種群，并重新執(zhí)行對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行非支配排序，得到多個(gè)非支配等級(jí)各自對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體組的步驟，直至所述新的臨時(shí)種群滿足收斂條件。

17、可選地，針對(duì)每一所述初始個(gè)體，進(jìn)行多因素耦合，得到該初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的多個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)，包括：

18、獲取內(nèi)彈道解算的第一輸入條件、導(dǎo)彈外形參數(shù)、發(fā)射初始狀態(tài)參數(shù)；

19、基于大氣模型、所述發(fā)射初始狀態(tài)參數(shù)和所述導(dǎo)彈外形參數(shù)，得到外彈道解算的第二輸入條件；

20、獲取推進(jìn)劑燃面對(duì)應(yīng)的燃燒曲線，所述燃燒曲線表征燃燒面積隨時(shí)間演變的規(guī)律；

21、根據(jù)所述燃燒曲線、所述第一輸入條件和所述第二輸入條件，進(jìn)行內(nèi)外彈道解算，得到飛行器的飛行器狀態(tài)參數(shù)；

22、根據(jù)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)，判斷所述飛行器是否到達(dá)目標(biāo)位置；

23、若否，則重新執(zhí)行獲取推進(jìn)劑燃面對(duì)應(yīng)的燃燒曲線，所述燃燒曲線表征燃燒面積隨時(shí)間演變的規(guī)律，直至所述飛行器到達(dá)目標(biāo)位置。

24、可選地，所述第一輸入條件包括裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)、推進(jìn)劑參數(shù)、噴管特性參數(shù)、質(zhì)量特性參數(shù)和時(shí)間步長(zhǎng)。

25、可選地，根據(jù)所述燃燒曲線、所述第一輸入條件和所述第二輸入條件，進(jìn)行內(nèi)外彈道解算，得到飛行器的飛行器狀態(tài)參數(shù)，包括：

26、根據(jù)所述燃燒曲線和所述第一輸入條件，進(jìn)行內(nèi)彈道解算，得到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)的推力值和質(zhì)量質(zhì)心特性；

27、根據(jù)所述推力值、所述質(zhì)量質(zhì)心特性和所述第二輸入條件，進(jìn)行外彈道解算，得到所述飛行器狀態(tài)參數(shù)。

28、第二方面，本技術(shù)提供一種基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法裝置，用于執(zhí)行如第一方面任一項(xiàng)所述的方法，

29、所述裝置，包括：

30、獲取模塊，用于獲取包含多個(gè)初始個(gè)體的初始種群，每一所述初始個(gè)體表示發(fā)動(dòng)機(jī)的一組設(shè)計(jì)變量；所述初始個(gè)體為導(dǎo)彈外形參數(shù)或發(fā)射初始狀態(tài)參數(shù)中的任一種；

31、第一處理模塊，用于針對(duì)每一所述初始個(gè)體，進(jìn)行多因素耦合，得到該初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的多個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)；

32、第二處理模塊，用于根據(jù)多個(gè)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)，利用nsga-ⅲ算法，對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果，其中，所述參數(shù)優(yōu)化結(jié)果表征優(yōu)化后的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案。

33、可選地，上述第二處理模塊，在執(zhí)行根據(jù)多個(gè)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)，利用nsga-ⅲ算法，對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果.時(shí)，用于：

34、根據(jù)多個(gè)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)，對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行非支配排序，得到多個(gè)非支配等級(jí)各自對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體組，所述非支配等級(jí)表示其對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體的優(yōu)劣程度；

35、針對(duì)每一所述非支配等級(jí)，對(duì)該非支配等級(jí)對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體組進(jìn)行擁擠度計(jì)算，得到每一所述初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的擁擠度距離，所述擁擠度距離表征初始個(gè)體在該非支配等級(jí)中的分布密度；

36、獲取參考點(diǎn)和目標(biāo)密度，并基于所述參考點(diǎn)和所述目標(biāo)密度，對(duì)每一所述初始個(gè)體進(jìn)行區(qū)域分配，得到每一所述初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的參考區(qū)域，其中，所述參考點(diǎn)表征種群的預(yù)設(shè)進(jìn)化方向，所述參考區(qū)域表征初始個(gè)體與所述參考點(diǎn)的關(guān)聯(lián)程度；

37、針對(duì)每一所述參考區(qū)域，基于該參考區(qū)域?qū)?yīng)的初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的擁擠度距離以及非支配等級(jí)，對(duì)該參考區(qū)域?qū)?yīng)的初始個(gè)體執(zhí)行選擇遺傳操作，得到該參考區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)個(gè)體；

38、根據(jù)所述目標(biāo)個(gè)體生成臨時(shí)種群，并基于所述臨時(shí)種群，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果。

39、可選地，上述第二處理模塊，在執(zhí)行根據(jù)所述目標(biāo)個(gè)體生成臨時(shí)種群，并基于所述臨時(shí)種群，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果時(shí)，用于：

40、對(duì)所述目標(biāo)個(gè)體進(jìn)行交叉操作，得到所述目標(biāo)個(gè)體對(duì)應(yīng)的子代個(gè)體；對(duì)所述子代個(gè)體進(jìn)行變異操作，得到所述目標(biāo)個(gè)體對(duì)應(yīng)的子代個(gè)體組；

41、對(duì)所述子代個(gè)體組和所述初始種群進(jìn)行組合，得到臨時(shí)種群；并對(duì)所述臨時(shí)種群重新執(zhí)行非支配排序和擁擠度計(jì)算，以進(jìn)行所述選擇遺傳操作，得到新的目標(biāo)個(gè)體，根據(jù)所述新的目標(biāo)個(gè)體得到新的臨時(shí)種群，判斷所述新的臨時(shí)種群是否滿足收斂條件；

42、若是，則對(duì)所述新的臨時(shí)種群中的目標(biāo)個(gè)體進(jìn)行解碼輸出，得到參數(shù)優(yōu)化結(jié)果輸出；若否，則將所述新的臨時(shí)種群作為新的初始種群，并重新執(zhí)行對(duì)所述初始種群中的初始個(gè)體進(jìn)行非支配排序，得到多個(gè)非支配等級(jí)各自對(duì)應(yīng)的初始個(gè)體組的步驟，直至所述新的臨時(shí)種群滿足收斂條件。

43、可選地，上述第一處理模塊，在執(zhí)行針對(duì)每一所述初始個(gè)體，進(jìn)行多因素耦合，得到該初始個(gè)體對(duì)應(yīng)的多個(gè)飛行器狀態(tài)參數(shù)及其各自對(duì)應(yīng)的內(nèi)彈道參數(shù)時(shí)，用于：

44、獲取內(nèi)彈道解算的第一輸入條件、導(dǎo)彈外形參數(shù)、發(fā)射初始狀態(tài)參數(shù)；

45、基于大氣模型、所述發(fā)射初始狀態(tài)參數(shù)和所述導(dǎo)彈外形參數(shù)，得到外彈道解算的第二輸入條件；

46、獲取推進(jìn)劑燃面對(duì)應(yīng)的燃燒曲線，所述燃燒曲線表征燃燒面積隨時(shí)間演變的規(guī)律；

47、根據(jù)所述燃燒曲線、所述第一輸入條件和所述第二輸入條件，進(jìn)行內(nèi)外彈道解算，得到飛行器的飛行器狀態(tài)參數(shù)；

48、根據(jù)所述飛行器狀態(tài)參數(shù)，判斷所述飛行器是否到達(dá)目標(biāo)位置；

49、若否，則重新執(zhí)行獲取推進(jìn)劑燃面對(duì)應(yīng)的燃燒曲線，所述燃燒曲線表征燃燒面積隨時(shí)間演變的規(guī)律，直至所述飛行器到達(dá)目標(biāo)位置。

50、可選地，所述第一輸入條件包括裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)、推進(jìn)劑參數(shù)、噴管特性參數(shù)、質(zhì)量特性參數(shù)和時(shí)間步長(zhǎng)。

51、可選地，上述第一處理模塊，在執(zhí)行根據(jù)所述燃燒曲線、所述第一輸入條件和所述第二輸入條件，進(jìn)行內(nèi)外彈道解算，得到飛行器的飛行器狀態(tài)參數(shù)時(shí)，用于：

52、根據(jù)所述燃燒曲線和所述第一輸入條件，進(jìn)行內(nèi)彈道解算，得到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)的推力值和質(zhì)量質(zhì)心特性；

53、根據(jù)所述推力值、所述質(zhì)量質(zhì)心特性和所述第二輸入條件，進(jìn)行外彈道解算，得到所述飛行器狀態(tài)參數(shù)。

54、第三方面，本技術(shù)提供一種電子設(shè)備，包括：處理器，以及與所述處理器通信連接的存儲(chǔ)器；

55、所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令；

56、所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令，以實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法。

57、第四方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法。

58、第五方面，本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法。

59、本技術(shù)提供的基于nsga-ⅲ算法和多因素耦合的內(nèi)外彈道參數(shù)優(yōu)化方法，該技術(shù)方案通過結(jié)合nsga-ⅲ算法和多因素耦合，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)外彈道參數(shù)的多目標(biāo)協(xié)調(diào)優(yōu)化。在優(yōu)化過程中，充分考慮了導(dǎo)彈外形參數(shù)和發(fā)射初始狀態(tài)參數(shù)等多種因素的耦合關(guān)系，使得優(yōu)化結(jié)果更加貼近實(shí)際飛行情況。利用nsga-ⅲ算法的精英保留策略和擁擠度計(jì)算，確保了種群的多樣性和解的分布均勻性，避免了局部最優(yōu)解的陷入，提高了優(yōu)化結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性。同時(shí)，通過算法自動(dòng)搜索和優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，減少了人工試錯(cuò)和經(jīng)驗(yàn)判斷的環(huán)節(jié)，大大提高了導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的效率，縮短了設(shè)計(jì)周期。最終，優(yōu)化后的導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案能夠在多個(gè)性能指標(biāo)上達(dá)到較好的平衡，從而顯著提升導(dǎo)彈的綜合性能，增強(qiáng)其在不同作戰(zhàn)場(chǎng)景下的適應(yīng)性和導(dǎo)彈觸發(fā)效果。