[發明專利]一種基于遺傳算法利用一維距離像進行目標識別的方法

在審

• 申請號: 201710223615.4
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106971170A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 胡楚鋒;潘世洲;郭麗芳;郭鵬
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06N3/00;G06N3/12
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 金鳳

技術領域

本發明涉及目標識別領域，尤其是一種基于遺傳算法的目標識別方法。

背景技術

現代雷達目標識別往往是利用雷達的接收設備從目標的后向電磁散射信號中提取有效信息，其中利用目標散射中心在雷達徑向上的投影，即目標的一維距離像進行目標識別的方法已經取得了很多成果?！独走_高分辨率一維像目標識別》提出了一種相關濾波法，其實質是設計一系列距離像模板，將待識別目標的一維像逐個與模板匹配，匹配度最高的模板類別就是目標的類別，但是一維距離像敏感于姿態角φ的變化，姿態角的變化可能會引起距離像的極大變化，因此必須建立完備的模板數據庫，隨著數據庫容量的增大，從數據庫中搜尋與待識別目標相匹配模板的工作量也會隨之變大，隨之使用上述文章中的常規匹配識別方法所耗費的時間也會大幅提高。

發明內容

為了克服現有技術的不足，提高識別速度，尤其是在模板數據庫容量非常大的情況下的識別速度，本發明提供一種利用一維距離像進行目標快速識別的方法，利用遺傳算法(GA)進行目標匹配識別，利用遺傳算法在模板數據庫內進行搜尋，當待識別目標的一維距離像與數據庫內某姿態角下的距離像相關性最強時，則判定目標為此種類型。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案的步驟如下：

步驟1：對個體進行編碼和解碼

遺傳算法將個體編碼為二進制串，由基因{0,1}組成，設參數的取值范圍是[A,B]，則用長度為n的二進制串來編碼表示此參數，共產生2ⁿ種不同的編碼，編碼對應關系為：

其中

反之，當個體編碼為本發明所述二進制串，則其解碼公式為：

其中，X為個體，b_i為第i個個體的二進制碼；

步驟2：生成初始種群

對于初始的種群，其個體用均勻分布的隨機數產生；

步驟3：個體適應度的檢測和選擇

按照個體適應度的大小決定個體的遺傳幾率，定義個體適應度函數為：

式(3)中，I_i,j為目標為i角度為j的個體，f(I_i,j)為個體I_i,j的適應度函數，X(i,j)為第i類目標在第j個角度的雷達目標一維距離像序列，X為待識別目標的雷達目標一維距離像序列，為序列X(i,j)和序列X的相關系數，為序列X(i,j)和序列X(i,j)的相關系數，為序列X和序列X的相關系數；

步驟4：選擇遺傳算子

本發明使用如下三種遺傳算子：

a)選擇運算使用比例選擇算子，利用個體i的適應度與所有個體適應度之和的比值大小決定遺傳到下一代的概率，設個體i的適應度與所有個體適應度之和的比值為P_i，即個體i被選中的概率P_i為：

其中，M為種群數，f_i為個體i的適應度，f_n，為個體n的適應度；

b)交叉運算使用單點交叉算子，以交叉概率P_c從步驟a)中選擇運算后的種群中隨機挑選個體，隨機選擇交叉點后，將其中兩個個體在交叉點位置交換基因碼形成兩個子個體；

c)變異運算使用基本位變異算子，設P_m為變異概率，對于步驟b)中的種群個體,根據變異概率P_m隨機選取個體并對此個體中隨機選取的某位進行變異，所述變異為0→1和1→0；

步驟5：目標識別

將參數終止進化代數T、種群數M、交叉概率P_c和變異概率P_m在各自取值范圍中取值后進行目標識別，目標識別過程的詳細步驟如下：

首先將已知的各種目標類型各個角度下的一維距離像作為模板數據庫，將模板數據庫中的一維距離像數據和待測目標一維距離像數據按步驟1進行編碼，然后將已獲得的一維距離像數據組成模板數據庫作為種群，種群數為M，并將模板數據庫中的一維距離像數據與待測目標的一維距離像數據根據步驟3分別求出個體適應度，并按照步驟4中的選擇運算概率P_i選取相應的個體數目，在選擇運算過程中同時對模板數據庫中的數據根據預設的交叉概率P_c和變異概率P_m執行步驟b)和步驟c)中所述的交叉和變異運算，經過選擇運算并經過交叉和變異操作后的個體組成下一代，即子代；