兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 240016-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0016
收稿日期:
2024-01-08
上线日期:
2025-02-28
通讯作者:
SU Zhengyu, YANG Baosheng, YANG Jing, TANG Jingnan, JIANG Yi*(), DENG Yueguang
Received:
2024-01-08
Online:
2025-02-28
摘要:
针对发射过程适配器落点预测算法存在的求解时间长、耗费资源多等问题,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法的适配器落点预测模型。基于欧拉角描述建立发射过程适配器动力学运动模型,并通过四阶龙格库塔法对适配器运动轨迹进行数值求解,获得大量的适配器运动状态参数和落点信息;提出CNN-SVM的适配器落点预测模型,采用Adam优化器优化CNN网络性能,并通过网格搜索法获得SVM最佳的超参数。研究结果表明:CNN-SVM模型对适配器落点预测具有较好的求解精度和较强的泛化性能,其训练集和测试集的R2值均大于0.99,同时该模型的平均绝对误差均小于0.1m;在相同的计算资源且满足任务预测精度的条件下,其求解时间仅为传统数值积分方法的8.5%。该模型在实际应用中具备显著的优势,为发射过程中适配器分离落点快速预测提供了一种有效的解决方案。
中图分类号:
苏政宇, 杨宝生, 杨婧, 唐静楠, 姜毅, 邓月光. 基于卷积神经网络与支持向量机的适配器落点预测方法[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240016-.
SU Zhengyu, YANG Baosheng, YANG Jing, TANG Jingnan, JIANG Yi, DENG Yueguang. A CNN-SVM-based Adapter Drop Point Prediction Algorithm[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(2): 240016-.
结构 | 卷积核 | 特征数 | 输出尺寸 |
---|---|---|---|
输入层 | 7×1×1 | ||
卷积层1 | 2×1 | 32 | 6×1×32 |
池化层1 | 2×1 | 32 | 3×1×32 |
卷积层2 | 2×1 | 64 | 2×1×64 |
池化层2 | 2×1 | 64 | 1×1×64 |
全连接层 | 2×1×192 |
表1 CNN模型结构参数
Table 1 CNN model structural parameters
结构 | 卷积核 | 特征数 | 输出尺寸 |
---|---|---|---|
输入层 | 7×1×1 | ||
卷积层1 | 2×1 | 32 | 6×1×32 |
池化层1 | 2×1 | 32 | 3×1×32 |
卷积层2 | 2×1 | 64 | 2×1×64 |
池化层2 | 2×1 | 64 | 1×1×64 |
全连接层 | 2×1×192 |
参数 | 数值 |
---|---|
初始X轴方向分离速度/(m·s-1) | (3,3) |
初始Y轴方向分离速度/(m·s-1) | (-3,3) |
初始Z轴方向分离速度/(m·s-1) | (0,40) |
初始分离角速度/(rad·s-1) | (-15,15) |
外部X轴方向风速/(m·s-1) | (-10,10) |
外部Y轴方向风速/(m·s-1) | (-10,10) |
发射过程随机振动/dB | (-5,5) |
表2 蒙特卡洛实验初始条件
Table 2 Initial conditions for Monte Carlo experiment
参数 | 数值 |
---|---|
初始X轴方向分离速度/(m·s-1) | (3,3) |
初始Y轴方向分离速度/(m·s-1) | (-3,3) |
初始Z轴方向分离速度/(m·s-1) | (0,40) |
初始分离角速度/(rad·s-1) | (-15,15) |
外部X轴方向风速/(m·s-1) | (-10,10) |
外部Y轴方向风速/(m·s-1) | (-10,10) |
发射过程随机振动/dB | (-5,5) |
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doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2022.09.25 |
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