[發明專利]一種脈沖星頻率參數的快速搜索方法

有效

• 申請號: 202110331488.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN112797989B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 鄭偉;李治澤;王奕迪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G06N3/00;G06F17/16
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

1.一種脈沖星頻率參數的快速搜索方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、確定頻率參數搜索的指標函數如表達式7)：

其中：χ²為卡方檢驗值；k是輪廓折疊的Bin數，即封裝段數；c_i是第i個封裝段內的光子總數，N_p為脈沖星周期總數，T_i為第i個封裝段的中間時刻，c_j(T_i)為第j個周期折合入第i個封裝段的光子數；為封裝段的平均光子數N為總光子數，

繼而獲得脈沖信號頻率及頻率一階導數的估計值如表達式8)：

其中：和分別為脈沖信號頻率及頻率一階導數的估計值；

步驟二、應用動態縮減交叉熵方法進行脈沖信號頻率參數大范圍粗搜索，得到精確的搜索樣本空間，具體是：通過添加Dynamic-decreasing Operator來降低交叉熵算法迭代過程的計算量，根據交叉熵算法每次迭代計算及平滑處理后得到的樣本方差采用表達式11)計算樣本縮減因子β，對下次迭代的樣本容量按β進行縮減；

其中：γ為防止參數空間樣本密度過低而設置的保險閾值；β＝min(β_l)，和分別為第l次和第l-1次迭代計算所得樣本方差；

步驟三、利用小規模差分進化方法在精確樣本空間中完成頻率參數的快速迭代精化計算，輸出精確的脈沖信號頻率及頻率一階導數的估計值。

2.根據權利要求1所述的脈沖星頻率參數的快速搜索方法，其特征在于，步驟二中精確的搜索樣本空間通過以下步驟獲得：

步驟2.1、系統初始參數設定，具體是：定義初始均值和方差均值和方差均包含代表F0及F1的兩項；精英采樣率ρ，初始樣本容量N′，則精英樣本容量N_e表示為N′·ρ；

步驟2.2、生成樣本空間，具體是：根據正態分布的概率密度生成N′個樣本F₁，...，F_N′；F_i表示頻率參數F0及F1的不同組合，即生成的樣本空間為二維平面范圍內的N′個不同點；

步驟2.3、指標函數計算及排序，具體是：根據生成的所有樣本F₁，...，F_N計算各樣本的指標函數S(F_i)，并對指標函數結果進行排序；

步驟2.4、精英樣本篩選，具體是：根據指標函數值的排序結果選擇最優的N_e個樣本作為精英樣本；

步驟2.5、更新分布參數，具體是：用采集的精英樣本更新分布參數，采用表達式9)計算第l次迭代的均值和方差

步驟2.6、平滑處理，具體是：采用表達式10)對和進行平滑處理：

其中：α為平滑因子，其取值范圍為[0,1]；

步驟2.7、樣本動態縮減，具體是：根據交叉熵算法每次迭代計算及平滑處理后得到的樣本方差采用表達式11)計算樣本縮減因子β，對下次迭代的樣本容量按β進行縮：

步驟2.8、進行判斷，具體是：若滿足迭代停止條件，則結束并輸出和否則，令l＝l+1，返回步驟2.2；迭代停止條件為：或達到規定迭代次數，ε為標準差閾值。

3.根據權利要求2所述的脈沖星頻率參數的快速搜索方法，其特征在于，所述步驟三具體包括以下步驟：

步驟3.1、初始化，具體是：利用步驟二得到的及作為種群初始化的基點及邊界范圍，其中：種群基點取值即種群邊界(a，b)的取值大于中的兩項，并設定mini-batch種群規模為N_m，隨機初始化樣本種群，記為表達式12)：

其中：個體為初始化的脈沖星信號頻率參數組合，用于表征問題的解；i＝1，2，...，N_m；

令s為迭代次數，即后續生成的樣本種群表示為相應個體即為

步驟3.2、種群變異操作，具體是：采用表達式13)進行種群變異操作：

其中：為變異后的種群個體；r₁，r₂，r₃∈{1，2，...，N}互不相同且與i不同；K為變異系數，取值范圍為[0,2]；

步驟3.3、種群交叉操作，具體是：采用表達式14)進行種群交叉操作：

其中：表示種群交叉后的個體；rand(0，1)為[0,1]之間的均勻分布隨機數；CR為范圍在[0,1]之間的交叉概率；

步驟3.4、種群自然選擇及排序，具體是：利用表達式15)對試驗個體即和的目標函數進行比較：

其中：f()表示步驟一中選定的指標函數；

步驟3.5、進行判斷，具體是：若滿足迭代停止條件，則結束并輸出得到精確的脈沖信號頻率及頻率一階導數的估計值否則，令s＝s+1，返回步驟3.2；迭代停止條件為或達到規定迭代次數，ε為標準差閾值。