[發明專利]基于改進樽海鞘算法的無源時差定位系統布站方法

在審

• 申請號: 202210086005.5
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114397623A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 趙家凱;羅明;藍集多
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 張舉

1.基于改進樽海鞘算法的無源時差定位系統布站方法，其特征在于，包括以下步驟：

確定無源時差定位系統的基站數；將給定的定位系統布站區域和目標區域作為約束條件，并將目標區域的克拉美羅下界的跡的平均值作為目標函數；

引入樽海鞘群算法，將樽海鞘群算法中的領導者的數目由固定值變為非線性遞減的函數值獲得改進樽海鞘群算法；

根據約束條件隨機生成種群，初始化所有個體的三維坐標，初代食物位置與適應度值；根據目標函數計算所有個體適應度，與食物的適應度比較，將適應度更好的位置作為食物位置；

根據改進樽海鞘群算法的領導者和追隨者位置更新公式，更新種群所有個體的坐標，計算適應度，將更新前后適應度最好的個體位置作為食物位置；

迭代更新，將預設的迭代次數后的最后食物位置作為最優基站布站位置。

2.根據權利要求1所述的基于改進樽海鞘算法的無源時差定位系統布站方法，其特征在于，所述目標函數的獲取，包括以下步驟：

克拉美羅的公式為：

CRLB(x)＝F^-1＝(Q^TR^-1Q)^-1

其中：

式中，x、y、z為基站坐標，R為測得的任意兩個基站之間距離誤差的協方差矩陣；r₀～r_n為目標到各觀測站的距離，為各基站時間測量誤差相互獨立，且服從均值為零，標準差為σ_i的高斯分布；

設σ₀＝σ₁＝...＝σ_n＝σ_s，則：

則CRLB的跡為：

J＝tr(CRLB)＝tr(F^-1)

用CRLB的跡作為定位精度的衡量標準，則目標函數為：

f(θ)＝tr(CRLB)

式中，θ＝[x,y,z,]；

目標函數轉變為區域內CRLB的平均值，其表示為：

式中，V為輻射源所在范圍；

將目標區域離散化：

3.根據權利要求1所述的基于改進樽海鞘算法的無源時差定位系統布站方法，其特征在于，所述引入樽海鞘群算法，將樽海鞘群算法中的領導者的數目由固定值變為非線性遞減的函數值獲得改進樽海鞘群算法，具體包括：

設最大迭代次數為L，在第l次迭代過程中，領導者的數量表示為：

式中，ceil(·)表示對括號內數據向正無窮方向取整；N為種群規模。

4.根據權利要求3所述的基于改進樽海鞘算法的無源時差定位系統布站方法，其特征在于，所述改進樽海鞘群算法的領導者位置更新公式為：

式中，d＝1，2，...，D，表示樽海鞘鏈上的第1個領導者在第d維中的位置；F_d表示食物在第d維中的位置；ub_d表示第d維的空間上界；lb_d表示第d維的空間下界；c₂和c₃都是[0，1]上均勻產生的隨機數；c₁是收斂因子，其表達式為：

5.根據權利要求4所述的基于改進樽海鞘算法的無源時差定位系統布站方法，其特征在于，所述改進樽海鞘群算法的追隨者位置更新公式為：

式中，是第n個追隨者位置。

6.根據權利要求1所述的基于改進樽海鞘算法的無源時差定位系統布站方法，其特征在于，還包括：

將預設的迭代次數后的最后食物位置對應的目標函數的函數值作為最優布站下的定位誤差。