[發明專利]一種基于遺傳算法的三維多目標定位方法

有效

• 申請號: 201710533556.0
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107436969B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 武岳;張源;王浩
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/12;G01S5/02
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 唐維虎

1.一種基于遺傳算法的三維多目標定位方法，用于定位空間中的源節點，其特征在于，所述方法包括：

建立三維空間模型；

選取多個傳感器節點，記錄每一傳感器節點在所述三維空間模型內的位置坐標；

獲取所述多個傳感器節點中每一所述傳感器節點到源節點的估計單位方向向量；

根據每一所述傳感器節點的位置坐標以及每一所述傳感器節點到源節點的所述估計單位方向向量通過遺傳算法計算得到源節點的坐標；

每一所述傳感器節點對應一平面天線陣列，所述獲取所述三維空間內每一所述傳感器節點到源節點的估計單位方向向量的步驟，包括：

通過信號頻率估計算法計算每一所述傳感器節點到源節點對應的估計向量與所述平面天線陣列之間的估計仰角與估計方位角；

通過所述估計仰角與估計方位角得到每一所述傳感器節點到源節點的估計單位方向向量；

所述根據每一所述傳感器節點的位置坐標以及每一所述傳感器節點到源節點的所述估計單位方向向量通過遺傳算法計算得到源節點的坐標的步驟，包括：

步驟S1，初始化原始種群，設定種群個體數目為S，交叉率為α，變異率為β，遺傳算法最大迭代次數為T，在第一次循環過程中，固定參數K＝1，表示本次遺傳算法是確定第1個源節點的位置坐標；

步驟S2，根據染色體編碼方式隨機產生N個個體，每個個體都滿足x₁＝K，設置迭代計數器為t＝1，其中[x]_i＝x_i∈{1，…，L}，i＝1，…，M，L為三維空間模型源節點的個數，決策向量x的第i位表示在第i個傳感器節點上選擇的射線；

步驟S3，計算每個個體的適應度函數，執行選擇、交叉、變異操作，產生新的子代，迭代計數器t＝t+1；

步驟S4，重復步驟S3直到t＝T，在最終一代個體中，選取適應度最高的個體作為指向第K個源節點的M條射線的組合，過濾掉其中錯誤的射線，然后計算出第K個源節點的位置坐標；

步驟S5，循環進行步驟S2至步驟S4，在每次循環過程中，所有的個體都滿足x₁＝K，其中K＝2，…，L，L為三維空間模型源節點的個數，經過所有的L次遺傳算法迭代之后，計算得到L個源節點的坐標位置。

2.如權利要求1所述的一種基于遺傳算法的三維多目標定位方法，其特征在于，所述通過所述估計仰角與估計方位角得到每一所述傳感器節點到源節點的估計單位方向向量通過以下公式實現：

u_m，l＝[sinθ_m，lcosφ_m，l，sinθ_m，lsinφ_m，l，cosθ_m，l]^T，

其中u_m，l為單位方向向量，θ_m，l為仰角，為估計仰角，φ_m，l為方位角，為估計方位角，其中θ_N～N(0，1)，φ_N～N(0，1)，a表示常數因子。

3.如權利要求1所述的一種基于遺傳算法的三維多目標定位方法，其特征在于，所述步驟S1可通過以下方式實現：

定義M條射線的所有可能組合索引為一個長度為M的編碼串，其對應的決策向量為

其中[x]_i＝x_i∈{1，…，L}，i＝1，…，M，L為三維空間模型源節點的個數，決策向量x的第i位表示在第i個傳感器節點上選擇的射線；

對于遺傳算法的每次循環，設置x₁＝K，其中K＝1，…，L，表示在這次遺傳算法的迭代過程中計算的目標是第K源節點的位置。