[發明專利]基于遺傳算法及粒子濾波的紅外目標被動測距方法

有效

• 申請號: 201310187719.6
• 申請日: 2013-05-21
• 公開（公告）號: CN103292782A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 楊琳;王蕊;付小寧
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于遺傳算法及粒子濾波的紅外目標被動測距方法，包括如下步驟：

(1)利用紅外探測器測得目標俯仰角β；

(2)根據紅外探測器與目標運動的幾何關系，建立包含目標距離的三元非線性方程組：

f1=R+R0sinβ-R02sin2β+2hR0+h2=0]]>

f2=R2-h2-(2R0sinθ2)2-4hR0sin2θ2=0]]>

f3＝-h+R*sin(β)/cos(θ)+R₀/cos(θ)-R₀＝0

該三元非線性方程組的未知量為R，θ，h，其中，R為目標到紅外探測器的距離，θ為目標與紅外探測器相對于地心的夾角，h為目標到地心的距離與地球半徑的差值，R₀為地球半徑，f1，f2，f3分別代表三個非線性方程的值；

(3)在區間30～40km內隨機產生1000個目標距離值，表示為R_i，i=1～1000，形成目標距離值的初始種群q；初始化上述方程組中的其余兩個未知量θ＝0，h=28km；

(4)將初始種群q中的1000個目標距離值R_i及已初始化的θ、h組合成為1000組迭代值，表示為a_i＝{R_i?θ?h}，分別作為擬牛頓法的迭代初值，利用擬牛頓法求解步驟（2）中建立的非線性方程組，獲得1000個與目標距離值R_i對應的非線性方程組的解，并將所得解代入非線性方程組中，獲得每個目標距離值R_i對應的三個非線性方程的值f1_i，f2_i，f3_i，i=1～1000；

(5)利用步驟（4）中得到的非線性方程組的值f1_i，f2_i，f3_i，計算初始種群q中的1000個目標距離值R_i對應的適應度fitness_i：

fitness_i＝1/max{|f1_i|?|f2_i|?|f3_i|}，i=1～1000；

(6)對種群q進行選擇，交叉，變異，獲得具有1000個目標距離值Ra_i的子代種群q₁，i=1～1000；

(7)利用步驟（4）～（5）分別計算子代種群q₁中每個目標距離值Ra_i所對應的非線性方程組的解和適應度fitness_i，將非線性方程組的解表示為{Rx_i?θx_i?hx_i}，i=1～1000，其中：Rx_i是目標到紅外探測器的第i個距離值，Rx_i的存在范圍為40km～80km；θx_i是目標與紅外探測器相對于地心的第i個夾角值，θx_i的存在范圍為0rad～0.0157rad；hx_i是目標到地心的第i個距離值與地球半徑的差值，hx_i的存在范圍為0km～80km；

（8）按照以上Rx_i、θx_i、hx_i的范圍對已獲得的所有的解進行選擇，剔除該范圍之外的解，保留該范圍之內的解；

（9）將步驟（8）中保留的解按照適應度大小進行全排列，選擇適應度大的前100個解作為粒子濾波的初始粒子xa_j＝{Ry_j?θy_j?hy_j},j=1～100，其中：Ry_j是目標到紅外探測器的第j個距離值，θy_j是目標與紅外探測器相對于地心的第j個夾角值，hy_j是目標到地心的第j個距離值與地球半徑的差值；

（10）根據所測目標俯仰角β及步驟（9）中的初始粒子xa_j，計算各個初始粒子的權值w_j：

w_j＝|ln(|β-arcsin(((hy_j+R₀)*cos(θy_j)-R₀)/Ry_j)|)|；

(11)計算所有初始粒子的總權值利用總權值g歸一化各個初始粒子的權值w_j，得到將歸一化后的權值gw_j，j=1～100；

(12)對所有初始粒子進行重采樣操作，獲得100個重采樣后的粒子x_j＝{Rz_j?θz_j?hz_j}，將重采樣后的各個粒子的權值記為gz_j，j=1～100，其中：Rz_j是目標到紅外探測器的第j個距離值，θz_j是目標與紅外探測器相對于地心的第j個夾角值，hz_j是目標到地心的第j個距離值與地球半徑的差值；

(13)根據重采樣后的粒子x_j中的分量Rz_j及重采樣后的各個粒子x_j的權值gz_j，計算目標到紅外探測器的距離

其中，Rz_j為目標到紅外探測器的第j個距離值，j=1～100。