[發(fā)明專利]一種結(jié)合狀態(tài)預(yù)測和粒子群優(yōu)化的組網(wǎng)雷達(dá)天線配置方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810218028.0
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108256696B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張?zhí)熨t;汪子欽;王遠(yuǎn)航;時巧;崔國龍;孔令講;楊曉波;易偉
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/00
• 代理公司: 電子科技大學(xué)專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

1.一種動態(tài)環(huán)境下基于預(yù)測的組網(wǎng)雷達(dá)優(yōu)化天線配置方法，包括以下步驟：

步驟1、采用卡爾曼濾波的預(yù)測模型，根據(jù)t₁之前的多個時刻天線優(yōu)化配置方案，預(yù)測出t₁時刻天線配置方案；

S1.1、針對t₁之前的多個時刻的環(huán)境，采用已有的天線優(yōu)化配置方法求得每個時刻的最優(yōu)天線配置方案；

S1.2、利用已確定時刻的最優(yōu)天線配置方案，建立t₁-1時刻的狀態(tài)向量；

S1.3、利用t₁-1時刻狀態(tài)向量，采用卡爾曼濾波的預(yù)測模型，預(yù)測t₁時刻天線配置方案狀態(tài)向量；

步驟2、將粒子群優(yōu)化算法的初始粒子群隨機(jī)初始化于預(yù)測的t₁時刻天線配置方案狀態(tài)向量周圍；

步驟3、用粒子群優(yōu)化算法在變量空間中搜索求得最優(yōu)天線配置方案；

確定某一粒子是否被其余粒子支配的方法為：以監(jiān)視區(qū)域的覆蓋率作為監(jiān)視性能的目標(biāo)函數(shù)，比較兩個粒子的各監(jiān)視區(qū)域目標(biāo)函數(shù)值，若某個粒子的所有監(jiān)視區(qū)域的目標(biāo)函數(shù)值大于等于另一個粒子相對應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值，則稱另一個粒子被這個粒子所支配；

首先建立用于存儲非支配粒子的外部檔案集，并從初始粒子群中挑選出互不支配的粒子存儲到外部檔案集，并隨機(jī)挑選一個粒子作為全局最優(yōu)粒子，該粒子的位置為這里的支配指的是Pareto支配；每一個迭代周期更新所有粒子的速度和位置：

式中w(l)是慣性權(quán)重，隨著迭代周期的增加而衰減，其迭代公式表示為：w(l)＝0.9-0.5*(l/l_max)，l_max為迭代周期的最大值，c₁和c₂為加速度常數(shù)，r₁和r₂是在[0,1]內(nèi)均勻分布的隨機(jī)實數(shù)，和Φ_i(l)代表第i個粒子在第l個迭代周期內(nèi)的速度和位置，其中，所有粒子速度不超過V_max，表示第i個粒子的歷史最優(yōu)位置，表示全局粒子的最優(yōu)位置；

每次迭代后，首先計算外部檔案集中各粒子是否被新迭代出的粒子支配，刪除被支配的外部檔案集中的粒子；然后計算新迭代出的粒子中與外部檔案集中粒子關(guān)系，與外部檔案集內(nèi)的粒子互不支配，則被加入外部檔案集；直到達(dá)到最大的迭代次數(shù)，確定最終的外部檔案集；

根據(jù)當(dāng)前實際情況從外部檔案集中選擇出一個粒子，作為t₁時刻實際天線配置方案；

步驟4、用步驟3求得的外部檔案集中的站點配置方案，結(jié)合卡爾曼濾波，對預(yù)測模型進(jìn)行修正；

S4.1、根據(jù)實際情況從外部檔案集中選擇出多個粒子；

S4.2、計算第t₁時刻預(yù)測誤差互相關(guān)矩陣為

A即為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，Q為過程噪聲，為第t₁-1時刻修正后預(yù)測誤差互相關(guān)矩陣；

S4.3、計算卡爾曼增益矩陣為

其中H為觀測矩陣，R為觀測噪聲矩陣；

S4.4、結(jié)合S4.1選擇出多個粒子對t₁時刻的站點配置方案進(jìn)行修正：

其中：表示第t₁時刻修正后的狀態(tài)向量，表示未加修正的狀態(tài)預(yù)測向量；

S4.5、對狀態(tài)誤差互相關(guān)矩陣的修正為：

其中：E表示單位矩陣。

2.如權(quán)利要求1所述的一種動態(tài)環(huán)境下基于預(yù)測的組網(wǎng)雷達(dá)優(yōu)化天線配置方法，其特征在于所述步驟1中采用已有的天線優(yōu)化配置方法求得前三個時刻的最優(yōu)天線配置方案；預(yù)測出第四時刻天線優(yōu)化配置方案，具體操作方法為：

第三時刻天線配置方案的狀態(tài)向量為：

其中和分別為第一、第二、第三時刻的天線最優(yōu)配置方案中各天線位置，和分別為第三時刻的天線移動趨勢的速度和加速度；則對第四時刻的天線配置方案的站點位置進(jìn)行估計：

表示第四時刻的天線配置方案狀態(tài)向量，為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣。