[發明專利]基于小生境差分進化的多重信號分類譜峰搜索方法

有效

• 申請號: 201611062207.7
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106646347B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 朱曈;張夢瑩;所玉君;崔建飛
• 申請（專利權）人: 天津津航計算技術研究所
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

1.一種基于小生境差分進化的多重信號分類譜峰搜索方法，其特征在于，所述搜索方法包括如下步驟：

(1)針對q個遠場均勻橫電磁波入射到M個陣元的陣列的情形，建立陣列接收數據模型X(t)＝A(θ)S(t)+N(t)；其中：

A(θ)＝[a(θ₁),a(θ₂),…,a(θ_q)]是天線陣列的空域導向矢量矩陣；

是第i個信號的導向矢量，i＝1,2,…,q；上角標T表示矩陣的轉置；

φ_m(θ_i)是第i個信號s_i(t)入射到第m個陣元上時，相對于參考陣元的滯后相位；

S(t)＝[s₁(t) s₂(t) … s_q(t)]^T是波達方向為θ₁,θ₂,…,θ_q的入射信號矢量；

N(t)＝[n₁(t) n₂(t) … n_M(t)]^T是加性零均值白噪聲矢量，功率為

(2)計算X(t)的協方差矩陣R＝E[X(t)X^H(t)]；

(3)對協方差矩陣R進行特征分解其中∑_S為信號特征值組成的對角陣，∑_N為噪聲特征值組成的對角陣，得到M×q維信號子空間矩陣U_S和M×(M-q)維噪聲子空間矩陣U_N，空間譜函數的q個極大值點為所需估計的q個遠場入射信號的波達方向；

(4)針對于空間譜函數以基于小生境差分進化的搜索方法代替原有固定步長搜索，設置種群數目p_num及總迭代次數total，并對初始種群進行初始化，得到初始種群個體{⁰x₁,⁰x₂,…,⁰x_{p_num}}，其中左上角標識表示該種群樣本是迭代第幾次的樣本；

(5)開始迭代過程，計算交叉概率CR(n)及縮放因子F(n)，其中n表示第n次迭代，n∈[0,total]；每一代的F(n)及CR(n)通過下式給出：

其中n是當前進化代數；F_min,F_max限定了縮放因子F(n)的取值范圍滿足F(n)∈[F_min,F_max]；CR_min,CR_max限定了交叉概率CR(n)的取值范圍滿足CR(n)∈[CR_min,CR_max]；

(6)通過自適應小生境識別方法，將種群{ⁿx₁,ⁿx₂,…,ⁿx_{p_num}}中的每一個體歸類至各自的小生境中，并保留每個小生境的中心點；

(7)對每個小生境中的每一個種群個體進行差分進化操作；

(8)若進化后個體的適應度大于父代個體的適應度，則用進化后的種群個體代替父代個體；

(9)重復步驟(5)至(8)，直至迭代次數達到total；此時每個小生境的中心點x_c1,x_c2,…,x_cq即為估計的q個入射信號的波達方向。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，第i個信號入射到天線陣列原點，設第m個陣元在坐標系中的位置坐標為第i個信號在第m個陣元處所產生的相對于參考陣元的時延為對應的相位差為λ為信號波長，c為光速。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，通過有限長的觀測數據來近似得到協方差矩陣R，根據最大似然原理，R的估計值滿足其中L是采樣快拍數。