[發(fā)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?zhí)枺?/td>: 201611062207.7
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106646347B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱曈;張夢瑩;所玉君;崔建飛
• 申請（專利權(quán)）人: 天津津航計算技術(shù)研究所
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

本發(fā)明屬于陣列信號測向領(lǐng)域，具體涉及一種基于小生境差分進化的多重信號分類譜峰搜索方法。本發(fā)明首先將差分算法進行改進，將差分的變異操作分為境內(nèi)變異和全局變異，并使其參數(shù)自適應(yīng)變化，用于提高全局搜索能力并加快局部收斂速度，再將差分算法與小生境技術(shù)結(jié)合，來解決多模態(tài)搜索問題。相比于傳統(tǒng)多重信號分類算法中的固定步長式的譜峰搜索方法，本方法能夠發(fā)揮差分進化類方法的優(yōu)勢，能夠有效降低運算量，提高搜索速度，并且隨著迭代次數(shù)的增多，處理精度能夠不斷提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陣列信號測向領(lǐng)域，具體涉及一種基于小生境差分進化的多重信號分類譜峰搜索方法。

背景技術(shù)

多信號到達方向的估計是陣列信號處理的一個主要研究方向，在雷達、聲納、通信等許多領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。近三十年來，以多重信號分類法(Multiple SignalClassification，MUSIC)作為代表的一類基于特征子空間分析的到達方向估計技術(shù)得到人們的廣泛重視。多重信號分類法的估計精度和分辨率都較高，其性能接近Crammer-Rao限，而且適用于任意幾何構(gòu)型的陣列。多重信號分類法估計多信號到達方向可以看作是由兩個階段組成：第一個階段是由天線陣的響應(yīng)估計出信源個數(shù)和信號空間譜；第二個階段則是搜索與信號到達方向?qū)?yīng)的空間譜的極值點，簡稱譜峰搜索。譜峰搜索屬于多模態(tài)問題，是對所有天線陣可探測方向的遍歷搜索過程，在需要高精度結(jié)果的情況下，搜索的步長必須很小，由此導(dǎo)致計算量大和搜索速度慢。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提出一種基于小生境差分進化的多重信號分類譜峰搜索方法，以解決多重信號分類法中譜峰搜索的多模態(tài)問題。

(二)技術(shù)方案

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于小生境差分進化的多重信號分類譜峰搜索方法，該方法包括如下步驟：

(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(shù)據(jù)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?qū)蚴噶烤仃嚕?/p>

是第i個信號的導(dǎo)向矢量，i＝1,2,…,q；上角標^T表示矩陣的轉(zhuǎn)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(xié)方差矩陣R＝E[X(t)X^H(t)]；

(3)對協(xié)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，Σ_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(shù)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；