兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 452-461.doi: 10.12382/bgxb.2021.0687
田珂
收稿日期:
2021-10-18
上线日期:
2022-06-10
TIAN Ke
Received:
2021-10-18
Online:
2022-06-10
摘要:
针对靶场试验中利用初速雷达测试弹丸初速需要重构的情况,选择同时参试的两台雷达的数据进行融合建立神经网络模型,用一台雷达的数据预测出另一台雷达需要重构的数据。由于预测模型预测精度的高低取决于所建模型的好坏,而模型的好坏取决于样本数据的质量,先利用聚类分析和关联规则从大量历史试验数据中挖掘出优质的样本,再建立神经网络进行预测。实验结果表明,与支持向量回归机相比,由聚类分析关联规则神经网络构建的组合算法的预测精度更高,预测历史相似数据误差远小于1‰,预测与历史出入较大的数据的精度也较为理想。两种情况下的预测结果表明,组合算法既保证了预测精度又具有一定的鲁棒性,可以作为弹丸初速的预测模型。
中图分类号:
田珂. 基于聚类关联规则神经网络组合算法的弹丸初速预测[J]. 兵工学报, 2023, 44(2): 452-461.
TIAN Ke. Prediction of Projectile Muzzle Velocity Based on Neural Network Algorithm Combined with Clustering Association Rules[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(2): 452-461.
左侧 规则 | 右侧 规则 | 支持度 | 置信度 | 提升度 | 样本 数量 |
---|---|---|---|---|---|
{A4} | {好} | 0.2661290 | 0.8684211 | 1.066180 | 33 |
{A2} | {好} | 0.3145161 | 1.0000000 | 1.227723 | 39 |
表1 Apriori关联规则算法挖掘结果
Table 1 Results of Apriori algorithm for association rule mining
左侧 规则 | 右侧 规则 | 支持度 | 置信度 | 提升度 | 样本 数量 |
---|---|---|---|---|---|
{A4} | {好} | 0.2661290 | 0.8684211 | 1.066180 | 33 |
{A2} | {好} | 0.3145161 | 1.0000000 | 1.227723 | 39 |
图10 组合样本中雷达A的左正、后正和初速与雷达B初速之间的相关系数矩阵可视图
Fig.10 Visibility graph of correlation coefficient between left positive, back positive, initial velocity of Radar A and initial velocity of Radar B in combined samples
神经 元 | 输入1 | 输入2 | 输入3 | 阈值 |
---|---|---|---|---|
1 | 28.1432000 | -6.1436770 | 8.7983940 | 44.7162829 |
2 | 14.5432400 | -6.4585750 | 8.6515020 | 4.0440836 |
3 | 18.5108700 | 3.5425780 | 1.7351020 | -3.0232857 |
4 | 20.6268800 | 3.0062510 | 2.6938990 | -3.8635498 |
5 | -22.2357100 | 1.1870900 | 13.6750550 | 0.3672449 |
6 | 19.0408800 | -15.0458720 | 17.6933350 | 8.8356581 |
表2 组合样本神经网络输入层到隐含层权值和阈值
Table 2 Weights and thresholds from input layer to hidden layer of combined sample neural network
神经 元 | 输入1 | 输入2 | 输入3 | 阈值 |
---|---|---|---|---|
1 | 28.1432000 | -6.1436770 | 8.7983940 | 44.7162829 |
2 | 14.5432400 | -6.4585750 | 8.6515020 | 4.0440836 |
3 | 18.5108700 | 3.5425780 | 1.7351020 | -3.0232857 |
4 | 20.6268800 | 3.0062510 | 2.6938990 | -3.8635498 |
5 | -22.2357100 | 1.1870900 | 13.6750550 | 0.3672449 |
6 | 19.0408800 | -15.0458720 | 17.6933350 | 8.8356581 |
神经元 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
---|---|---|---|---|---|---|
输出层 | 0.33721577 | 0.01783879 | 37.37517928 | 37.14605252 | -18.66516705 | 0.21881953 |
表3 组合样本神经网络隐含层到输出层权值
Table 3 Weights from hidden layer to output layer of combined sample neural network
神经元 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
---|---|---|---|---|---|---|
输出层 | 0.33721577 | 0.01783879 | 37.37517928 | 37.14605252 | -18.66516705 | 0.21881953 |
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
1 | 92.24 | 92.26248 | 93.79947 |
2 | 91.61 | 91.56277 | 93.84397 |
3 | 91.95 | 91.84691 | 93.81447 |
4 | 91.94 | 91.93622 | 93.80780 |
5 | 91.48 | 91.27619 | 93.88130 |
表4 雷达B第1~5发实测值与神经网络预测值
Table 4 Measured values and neural network predicted values of the 1st ~ 5th rounds of Radar B
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
1 | 92.24 | 92.26248 | 93.79947 |
2 | 91.61 | 91.56277 | 93.84397 |
3 | 91.95 | 91.84691 | 93.81447 |
4 | 91.94 | 91.93622 | 93.80780 |
5 | 91.48 | 91.27619 | 93.88130 |
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
58 | 93.59 | 93.70422 | 93.70042 |
59 | 93.47 | 93.58785 | 93.58933 |
60 | 93.38 | 93.48330 | 93.49280 |
61 | 93.30 | 93.36240 | 93.38630 |
62 | 93.47 | 93.48330 | 93.49280 |
表5 雷达B第58~62发实测值与神经网络预测值
Table 5 Measured values and neural network predicted values of the 58th ~ 62nd rounds of Radar B
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
58 | 93.59 | 93.70422 | 93.70042 |
59 | 93.47 | 93.58785 | 93.58933 |
60 | 93.38 | 93.48330 | 93.49280 |
61 | 93.30 | 93.36240 | 93.38630 |
62 | 93.47 | 93.48330 | 93.49280 |
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
66 | 92.90 | 92.87567 | 93.09812 |
67 | 92.87 | 92.86936 | 93.09310 |
68 | 92.87 | 92.86309 | 93.08815 |
69 | 92.82 | 92.82619 | 93.06020 |
70 | 92.97 | 92.92084 | 93.13554 |
表6 雷达B第66~70发实测值与神经网络预测值
Table 6 Measured values and neural network predicted values of the 66th~70th rounds of Radar B
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
66 | 92.90 | 92.87567 | 93.09812 |
67 | 92.87 | 92.86936 | 93.09310 |
68 | 92.87 | 92.86309 | 93.08815 |
69 | 92.82 | 92.82619 | 93.06020 |
70 | 92.97 | 92.92084 | 93.13554 |
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
104 | 92.53 | 92.59104 | 92.71547 |
105 | 92.78 | 92.84000 | 92.84771 |
106 | 92.95 | 93.03365 | 92.98245 |
107 | 92.59 | 92.69054 | 92.76176 |
108 | 92.82 | 92.89735 | 92.88517 |
表7 雷达B第104~108发实测值与神经网络预测值
Table 7 Measured values and neural network predicted values of the 104th~108th rounds of Radar B
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
104 | 92.53 | 92.59104 | 92.71547 |
105 | 92.78 | 92.84000 | 92.84771 |
106 | 92.95 | 93.03365 | 92.98245 |
107 | 92.59 | 92.69054 | 92.76176 |
108 | 92.82 | 92.89735 | 92.88517 |
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
1 | 85.30 | 85.65732 | 94.20604 |
2 | 85.20 | 85.66622 | 94.20604 |
3 | 85.39 | 85.65430 | 94.20604 |
4 | 85.38 | 85.66515 | 94.20604 |
5 | 85.41 | 85.65885 | 94.20604 |
表8 v1雷达B实测值与BP神经网络预测值
Table 8 Measured values of v1 Radar B and predicted values of BP neural network
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
1 | 85.30 | 85.65732 | 94.20604 |
2 | 85.20 | 85.66622 | 94.20604 |
3 | 85.39 | 85.65430 | 94.20604 |
4 | 85.38 | 85.66515 | 94.20604 |
5 | 85.41 | 85.65885 | 94.20604 |
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
1 | 84.80 | 84.31650 | 94.20603 |
2 | 84.86 | 84.31782 | 94.20604 |
3 | 84.82 | 84.31676 | 94.20603 |
4 | 84.86 | 84.31808 | 94.20603 |
5 | 84.86 | 84.31782 | 94.20603 |
表9 v2雷达B实测值与BP神经网络预测值
Table 9 Measured values of v2 Radar B and predicted values of BP neural network
弹序 | 实测值 | 神经网络预测值 | SVR预测值 |
---|---|---|---|
1 | 84.80 | 84.31650 | 94.20603 |
2 | 84.86 | 84.31782 | 94.20604 |
3 | 84.82 | 84.31676 | 94.20603 |
4 | 84.86 | 84.31808 | 94.20603 |
5 | 84.86 | 84.31782 | 94.20603 |
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