基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法
2023-10-06 14:09:29
專利名稱：基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法
技術領域：
本發明涉及的是一種多輸入多輸出雷達系統的波形產生方法。
背景技術：
多輸入多輸出(MMO)雷達是借鑑通信領域的多輸入多輸出技術而提出的一種具 有高探測性能的新體制雷達。MIMO雷達按照天線的布置主要分為兩種類型集中式和分布 式。集中式MMO雷達在發射端發射正交信號，在接收端通過匹配濾波技術得到虛擬陣列孔 徑，進而得到更大的系統自由度，提高了探測目標的空間解析度。分布式MMO雷達可以抑 制目標的RCS角度閃爍。MMO雷達在很多方面體現出的優越性能使它成為當前研究熱點。 不同於標準相控陣天線發射相干波形，MIMO雷達發射非相干波形，因此可以利用空間分集 和波形分集技術。這種波形分集技術提高了空間解析度，參數可辨識性，目標檢測、及分類 等。另外，為提高距離解析度和可分性，要求雷達分別具有良好的自相關和互相關性能。
為避免不同信號通道間的相互幹擾，通常要求MMO雷達在發射端發射相互正交 的信號，所以發射波形的好壞直接影響整個雷達的探測性能。MIMO雷達發射波形的優化設 計作為MIMO雷達的重要研究方向，也得到了深入的研究。目前很多文獻是基於相位編碼研 究 MIMO 雷達正交波形設計的。在文獻 Polyphase code design for orthogonal netted Radar systems(IEEE Transactions on Signal Processing, 2004，52 (11):3126-3135)中 提出基於模擬退火算法的正交多相碼設計，但是模擬退火算法的收斂速度較慢，局部搜索 能力較弱，容易受參數的影響。在基於遺傳算法的類零相關多相碼設計(系統工程與電子 技術.2010，32 (I) : 14-17)中，提出基於遺傳算法的類零相關正交多相碼設計，提出了一個 零相關區域，並只考慮優化主瓣附近一定區域的範圍，而不考慮遠離主瓣的範圍，將能量擠 壓到遠離主瓣的區域。
遺傳算法遺傳算法模擬達爾文的「適者生存，優勝劣汰」的思想，是一種基於基因 遺傳學原理的隨機搜索算法，對解決非線性優化問題有很好的效果。它的優點是全局搜索 能力強，魯棒性好，缺點是算法易出現「早熟」，爬山能力差。
禁忌搜索算法是一種元啟發式算法，它是局部搜索能力強的算法。它的收斂速度 快，「爬山」能力強，但是禁忌搜索算法的搜索性能較大地依賴於給定的初始解。一個較好的 初始解往往使禁忌搜索算法很快收斂於全局最優解，而一個較差的初始解可能極大的降低 算法的收斂速度。因此禁忌搜索算法一般要求預先給定初始解。發明內容
本發明的目的在於提供一種能提供具有良好自相關和互相關性能的發射信號，且 多相碼波形相位固定，容易產生，更適合於實際應用的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多 輸出雷達正交多相碼信號產生方法。
本發明的目的是這樣實現的
第I步隨機產生初始種群，給出各參數，設置迭代次數，種群規模，交叉概率，變異概率；
第2步；判斷遺傳算法的停止準則是否滿足，如果滿足，輸出結果，否則繼續以下步驟；
第3步；計算適應度函數，對於MMO雷達正交多相碼的產生，目標函數取為最小化自相關峰值旁瓣能量和互相關峰值能量及最小化總的自相關旁瓣能量和互相關能量，代價函數如下
權利要求
1.一種基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是:第I步隨機產生初始種群，給出各參數，設置迭代次數，種群規模，交叉概率，變異概率； 第2步；判斷遺傳算法的停止準則是否滿足，如果滿足，輸出結果，否則繼續以下步驟；第3步；計算適應度函數，對於MMO雷達正交多相碼的產生，目標函數取為最小化自相關峰值旁瓣能量和互相關峰值能量及最小化總的自相關旁瓣能量和互相關能量，代價函數如下
2.根據權利要求1所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是在第3步中,各個權值w = [W1, W2, W3, W4] = [I, I, I, I],然後計算式
3.根據權利要求1或2所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是第4步中選擇概率的取值範圍在0到I之間。
4.根據權利要求1或2所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是第5步中交叉概率的取值範圍在0. 5 < p。< I。
5.根據權利要求3所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是第5步中交叉概率的取值範圍在0. 5 < p。< I。
6.根據權利要求1或2所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是第6步中變異概率的取值範圍是0 < Pm < 0.1。
7.根據權利要求3所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是第6步中變異概率的取值範圍是0 < Pm < 0.1。
8.根據權利要求4所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是第6步中變異概率的取值範圍是O < Pm < 0.1。
9.根據權利要求7所述的基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法，其特徵是第6步中變異概率的取值範圍是0 < Pm < 0.1。
全文摘要
本發明提供的是一種基於遺傳禁忌混合算法的多輸入多輸出雷達正交多相碼信號產生方法。第1步隨機產生初始種群；第2步；判斷遺傳算法的停止準則是否滿足；第3步；計算適應度函數；第4步採用比例選擇來實現選擇操作；第5步交叉；第6步採用禁忌搜索算法變異；第7步更新種群，以新的種群返回第3步，繼續遺傳算法。本發明能設計出具有良好自相關和互相關性能的發射信號，且本發明所設計的多相碼波形相位固定，容易產生，更適合於實際應用。
文檔編號G06N3/12GK102999783SQ20121044366
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者王偉, 趙俊傑, 王慧, 閆金山, 王鹹鵬, 馬躍華, 王冠男, 李強, 李沫漩, 韓麗麗 申請人:哈爾濱工程大學