孙旭朋，白桦，钟征宇，底桐

（北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司，北京 100089）

引言

多普勒速度计程仪是舰船自主导航设备之一[1]，近年来国内外广泛开展利用相控阵的多普勒测速技术的研究，主要集中在水声换能器阵元布局、波长和阵元间距对换能器指向性、波速宽度等方面研究较多[2-4]。但是对于水声换能器相位差、波长等参数的不确定性对性能的影响研究较少。尹冠军等引入了声峰值振幅误差比对，对阵元不确定性进行了校正[5]。吴亚军等开展了基于遗传算法的AUV壳体环肋模糊可靠性优化设计，在给定可靠性要求的条件下对水下航行器壳体不同类型的环肋进行了结构优化[6]。陈敏等基于仿真方法开展了非理想条件下换能器阵列指向性研究，获得了换能器平面阵的指向性在频率较低时，受阵元的不一致性影响较大，频率较高时，影响较小等结论[7]。Du 和 Chen提出一种序贯优化和可靠性评估方法SORA[8,9]，与双循环法相比，该方法计算效率更高，收敛快。该方法目前主要与二次系统配合，以梯度优化法为基础，对于全局优化有一定局限性。

本文以相控阵多普勒计程仪为对象，在遗传算法的基础上引入可靠性评估进行优化设计，分析相位误差等不确定性因素对可靠性和性能影响。

1 相控阵换能器

本文以密排型相控阵换能器为研究对象[10]，换能器分为X方向和Y方向，每个方向有四个信号通道H1、H2、H3、H4。其中H1、H2输入相同信号，H3、H4是与H1幅度相同但相位相反的信号。……