[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)Jaya算法的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011342406.X
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112464561A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明月;周建江
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F111/04;G06F111/06;G06F119/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發(fā)明提出了一種基于改進(jìn)Jaya算法的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)根據(jù)MIMO雷達(dá)單個發(fā)射陣元所發(fā)射信號的自相關(guān)旁瓣峰值和各個發(fā)射陣元發(fā)射信號間的互相關(guān)峰值要盡可能低的需求，構(gòu)造相應(yīng)的代價函數(shù)；

(2)根據(jù)MIMO雷達(dá)天線個數(shù)、編碼個數(shù)以及編碼長度，對種群進(jìn)行初始化；

(3)利用代價函數(shù)計算每一個個體的適應(yīng)度，然后選出種群中“最佳”和“最差”的個體；

(4)針對離散相位編碼波形優(yōu)化設(shè)計的特殊性，在Jaya算法的個體更新函數(shù)中加入遺傳算法中突變的思想，使其適用于離散優(yōu)化問題的求解。改進(jìn)后的Jaya算法的個體更新策略可以表示為：

X_new＝c₁M(X)+c₂C_best(X)+c₃C_worst(X)

其中，c₁，c₂，c₃∈{0，1}，且滿足c₁+c₂+c₃＝1，即每次更新過程中，只從三個算子中選擇一個進(jìn)行操作。M是變異算子，C_bset是best交叉算子，C_worst是worst交叉算子；

(5)根據(jù)更新函數(shù)，利用“最佳”和“最差”的解，對種群進(jìn)行更新；

(6)對比原先的代價函數(shù)和更新后的代價函數(shù)，由于這是一個最小化問題，將保留使代價函數(shù)最小的個體；

(7)重復(fù)步驟(2)-(3)-(4)，直到達(dá)到終止標(biāo)準(zhǔn)；

(8)將改進(jìn)Jaya算法的輸出作為漢明掃描的輸入，對于個體中的每一個元素，分別用另外的M-1個相位值進(jìn)行替換，通過判斷能否使代價函數(shù)進(jìn)一步減小來確定本次搜索是否成功；

(9)最終的優(yōu)化結(jié)果提供了L×N個相位值，這些值是MIMO雷達(dá)系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)側(cè)的相位饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明提出了基于改進(jìn)Jaya算法的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計方法，其特征在于：根據(jù)所需求解問題的特殊性，在Jaya算法的個體更新函數(shù)中加入遺傳算法中交叉變異的思想，具體更新函數(shù)如下：

X_new＝c₁M(X)+c₂C_best(X)+c₃C_worst(X)

變異算子M、best交叉算子C_bset、worst交叉算子C_worst的具體操作詳細(xì)解釋如下。

I變異算子M

M(X_{j，k，i})＝|X_{j，k，i}-M+1|

其中，c₁，c₂，c₃∈{0，1}，且滿足c₁+c₂+c₃＝1，即每次更新過程中，只從三個算子中選擇一個進(jìn)行操作。上式為變異算子M的具體操作。其中，X_j，k，i表示第i次搜索過程中，第k個個體的第j個維度，可保證變異后的值依然在集合{0，1，2，…，M-1}中。變異操作源于自然界中的基因突變，可以使得種群更加地多樣化，從求解目標(biāo)函數(shù)的角度來說，相當(dāng)于增加了可能搜尋到的解的數(shù)量。

II bset交叉算子C_bset

上式為best交叉算子C_bset的具體操作，利用X_k，i和最優(yōu)個體X_{best，i}進(jìn)行交叉。rand(X_{j，k，i}，X_{j，bset，i})表示從X_j，k，i、X_{j，bset，i}中任選一個值。

III worst交叉算子C_worst

上式為worst交叉算子C_worst的具體操作，利用X_k，i和最差個體X_worst，i進(jìn)行交叉。rand(X_j，k，i，X_{j，worst，i})表示從X_{j，k，i}、X_{j，worst，i}中任選一個值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的本發(fā)明提出了基于改進(jìn)Jaya算法的MIMO雷達(dá)波形設(shè)計方法，其特征在于：利用漢明掃描對改進(jìn)Jaya算法的輸出進(jìn)一步優(yōu)化，對于個體中的每一個元素，分別用另外的M-1個相位值進(jìn)行替換，通過判斷能否使代價函數(shù)進(jìn)一步減小來確定本次搜索是否成功，使得算法性能得到有效提升。