[發明專利]一種基于人工蜂群的直接定位方法

有效

• 申請號: 201811511147.1
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109581291B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 郜麗鵬;高佳旭;高敬鵬;劉楯
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S5/06
• 分類號: G01S5/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于人工蜂群的直接定位方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟一：建立包含待定位移動終端位置p信息的陣列天線接收信號時域模型；

步驟二：將接收信號時域模型先抽樣再進行離散傅里葉變換得到接收信號的頻域觀測模型；

步驟三：由接收信號的頻域模型建立最小方差估計函數Q(p)，Q(p)含有唯一的未知變量即為待估計的目標位置p，通過對Q(p)的變形化簡，得到目標位置p的最小方差估計根據構造目標函數f(p)對待估計的目標位置p進行求解；

步驟四：初始化控制參數，計算各個初始解的適應度值，采蜜蜂進行目標函數f(p)的領域搜索產生新解，并計算新解對應的適應度值進行貪婪選擇，即若新解適應度值優于舊解的適應度值，則用新解替換舊解，否則保留舊解不變；

步驟五：計算與解相關的選擇概率，跟隨蜂再根據輪盤賭選擇法以概率選擇食物源，再進行鄰域搜索產生新解，并計算新解對應的適應度值，進行貪婪選擇；

步驟六：判斷是否有要放棄的解，如果存在，則產生一個新解代替要放棄的解，并記錄迄今為止效果最好的解，最后判斷是否滿足終止條件，若滿足便輸出最優結果，不滿足則繼續重復產生新解替代舊解及以后步驟，輸出的最終解即為待估計的目標位置p。

2.根據權利要求1所述的基于人工蜂群的直接定位方法，其特征是，步驟一具體為：假設待定位的移動終端位于p＝(x,y)，L個已知位置的基站位于q_n＝(x_n,y_n),n＝1,...,L，每個基站均裝有含M陣元的陣列天線；移動終端向參考基站發出定位請求，各參考基站分別接收移動終端發出的信號，并將信號匯集到定位中心，觀測站的陣列天線所接收到的信號時域模型為：

r_l(t)＝b_la_l(p)s(t-τ_l(p)-t₀)+n_l(t)??????????????????(1)

其中r_l(t)表示t時刻陣列輸出M×1矩陣，b_l表示移動終端與第l個基站之間的信道衰減，a_l(p)是第l個陣列對方位p的陣列流形矢量，s(t-τ_l(p)-t₀)表示t₀時刻產生的信號波形，p表示待定位移動終端的位置，τ_l(p)表示電磁波從移動終端到基站所經歷的傳播時延，n_l(t)表示噪聲矢量。

3.根據權利要求1所述的基于人工蜂群的直接定位方法，其特征是，步驟二具體為：對r_l(t)抽樣N_s點，并且進行離散傅里葉變換得到接收信號頻域模型：

上劃線表示離散傅里葉系數，T為采樣間隔時間。

4.根據權利要求1所述的基于人工蜂群的直接定位方法，其特征是，步驟三具體為：根據接收信號頻域模型，建立如式(4)的最小方差估計函數：

其中Q(p)含有唯一的未知變量(x,y)為待估計的目標位置,式(4)的最小值對應的(x,y)值即為目標位置的最小方差估計值；

為了求取式(4)函數的最小值，對式(4)進行變形得到：

其中表示a_l(p)的轉置，表示的共軛；

將式(5)的最小值改為求式(6)的最大值，式(6)如下：

式(6)即為式(5)等號右側減號右邊的部分；

將式(6)進行變形化簡得：

其中而目標位置p＝(x,y)的最小方差估計通過式(7)可以得到：

式(8)含義為當矩陣C的最大特征值取最大值時對應的參數p為目標位置的最小方差估計，現構造目標函數如式(9)所示：