基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明屬PD體制雷達(dá)信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法。該基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法包括以下步驟：機(jī)載雷達(dá)獲取城市雜波所在的多普勒單元位置；分別對(duì)機(jī)載雷達(dá)的距離維和多普勒維進(jìn)行離散化處理；構(gòu)建機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量，定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)；定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件；利用機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)、機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件，構(gòu)建優(yōu)化模型；采用遺傳算法對(duì)所述優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得出最優(yōu)的脈沖重復(fù)時(shí)間組；得出最優(yōu)的脈沖重復(fù)頻率組。
【專利說(shuō)明】基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于ro體制雷達(dá)信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)載雷達(dá)載機(jī)的飛行，使得雷達(dá)的背景時(shí)時(shí)發(fā)生變化，所以固定機(jī)載雷達(dá)工作參數(shù)針對(duì)變化的雷達(dá)背景來(lái)說(shuō)，往往不能工作在最佳的狀態(tài)。因此對(duì)機(jī)載雷達(dá)工作參數(shù)優(yōu)化，把機(jī)載雷達(dá)的工作參數(shù)和機(jī)載雷達(dá)的背景相互關(guān)聯(lián)匹配，是讓機(jī)載雷達(dá)工作在最佳狀態(tài)十分必要的步驟。
[0003]PD體制雷達(dá)，因可以在地雜波背景中檢測(cè)出目標(biāo)而在機(jī)載雷達(dá)中得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)載ro雷達(dá)在檢測(cè)目標(biāo)過(guò)程中存在距離盲區(qū)和多普勒速度盲區(qū)，可以通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化脈沖重復(fù)頻率(PRF)組來(lái)使機(jī)載雷達(dá)在距離一多普勒二維圖上檢測(cè)面積最大，使機(jī)載雷達(dá)更好地檢測(cè)目標(biāo)。當(dāng)載機(jī)在某種環(huán)境飛行時(shí)，會(huì)有很強(qiáng)的城市雜波從機(jī)載雷達(dá)天線的副瓣進(jìn)入雷達(dá)系統(tǒng)，雷達(dá)信號(hào)處理分系統(tǒng)在進(jìn)行多普勒濾波處理時(shí)，除了會(huì)在零頻附近的主雜波處形成盲區(qū)外，也會(huì)在城市雜波的多普勒頻率處形成盲區(qū)。這種機(jī)載雷達(dá)背景與傳統(tǒng)基于檢測(cè)面積最大目的下設(shè)計(jì)的最優(yōu)脈沖重復(fù)頻率組是不匹配的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法。該基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法可以根據(jù)實(shí)時(shí)得到的城市雜波信息，設(shè)計(jì)雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率，約束在城市雜波處為檢測(cè)盲區(qū)，同時(shí)使雷達(dá)在距離一多普勒二維圖上檢測(cè)面積最大，從而使得雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組與當(dāng)前工作環(huán)境最佳匹配，檢測(cè)性能達(dá)到最優(yōu)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006]基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法，包括以下步驟:
[0007]S1:所述機(jī)載雷達(dá)為機(jī)載認(rèn)知雷達(dá)，機(jī)載雷達(dá)首先獲取城市雜波所在的多普勒單元位置；
[0008]分別對(duì)機(jī)載雷達(dá)的距離維和多普勒維進(jìn)行離散化處理；構(gòu)建機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量，根據(jù)所述機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量、以及城市雜波所在的多普勒單元位置，定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)；
[0009]S2:定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件；
[0010]S3:利用所述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)、以及所述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件，構(gòu)建優(yōu)化模型；采用遺傳算法對(duì)所述優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得出最優(yōu)的脈沖重復(fù)時(shí)間組；
[0011]S4:在所述最優(yōu)的脈沖重復(fù)時(shí)間組中，對(duì)每種脈沖重復(fù)時(shí)間求倒數(shù)，得出最優(yōu)的脈
沖重復(fù)頻率組。[0012]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明結(jié)合了城市雜波從機(jī)載雷達(dá)的天線副瓣進(jìn)入影響目標(biāo)檢測(cè)的這一背景，優(yōu)化設(shè)計(jì)脈沖重復(fù)頻率組，實(shí)現(xiàn)約束先驗(yàn)信息已知的城市雜波，同時(shí)使雷達(dá)在距離一多普勒二維圖上搜索面積最大，從而提高了機(jī)載雷達(dá)的檢測(cè)性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法的流程示意圖；
[0014]圖2為以檢測(cè)面積最大為目的距離一多普勒二維圖；
[0015]圖3為最優(yōu)的脈沖重復(fù)頻率組與雷達(dá)場(chǎng)景不匹配時(shí)的距離一多普勒二維圖；
[0016]圖4為最優(yōu)的脈沖重復(fù)頻率組與雷達(dá)場(chǎng)景匹配時(shí)的距離一多普勒二維圖。【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0018]參照?qǐng)D1，為本發(fā)明的基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法的流程示意圖。該基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法包括以下步驟:
[0019]S1:所述機(jī)載雷達(dá)為機(jī)載認(rèn)知雷達(dá)，機(jī)載雷達(dá)首先獲取城市雜波所在的多普勒單元位置。
[0020]分別對(duì)機(jī)載雷達(dá)的距離維和多普勒維進(jìn)行離散化處理；構(gòu)建機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量，根據(jù)上述機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量、以及城市雜波所在的多普勒單元位置，定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)。具體說(shuō)明如下:
[0021]上述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組包括Q種脈沖重復(fù)頻率；在分別對(duì)機(jī)載雷達(dá)的距離維和多普勒維進(jìn)行離散化處理之后，形成N個(gè)距離單元和M個(gè)多普勒單元；然后針對(duì)第q種脈沖重復(fù)頻率，定義距離一多普勒二維圖中每個(gè)網(wǎng)格單元的檢測(cè)代價(jià)值fqx(i，j);其中，q取I至Q，i表示距離一多普勒二維圖中網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的多普勒單元位置，j表示距離一多普勒二維圖中網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的距離單元位置。距離一多普勒二維圖中，網(wǎng)格單元指任一多普勒單元與任一距離單元的相交區(qū)域。當(dāng)網(wǎng)格單元與雷達(dá)的可檢測(cè)區(qū)對(duì)應(yīng)時(shí)，定義fqx(i, j)=0 ;否則，定義 j)=l。
[0022]然后按照以下公式構(gòu)建機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量P:
[0023]P= [P1, ---Pq,…pQ]T=[l/frl,...l/frq,...l/frQ]T
[0024]其中，T表示向量的轉(zhuǎn)置，pq=l/frq, Pq表示第q種脈沖重復(fù)時(shí)間，frq表示第q種脈
沖重復(fù)頻率。
[0025]然后定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)Fx:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:所述機(jī)載雷達(dá)為機(jī)載認(rèn)知雷達(dá)，機(jī)載雷達(dá)首先獲取城市雜波所在的多普勒單元位置； 分別對(duì)機(jī)載雷達(dá)的距離維和多普勒維進(jìn)行離散化處理；構(gòu)建機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量，根據(jù)所述機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量、以及城市雜波所在的多普勒單元位置，定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)； 52:定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件； 53:利用所述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)、以及所述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件，構(gòu)建優(yōu)化模型；采用遺傳算法對(duì)所述優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得出最優(yōu)的脈沖重復(fù)時(shí)間組； 54:在所述最優(yōu)的脈沖重復(fù)時(shí)間組中，對(duì)每種脈沖重復(fù)時(shí)間求倒數(shù)，得出最優(yōu)的脈沖重復(fù)頻率組。
2.如權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法，其特征在于，在步驟SI中，所述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組包括Q種脈沖重復(fù)頻率；在分別對(duì)機(jī)載雷達(dá)的距離維和多普勒維進(jìn)行離散化處理之后，形成N個(gè)距離單元和M個(gè)多普勒單元；然后針對(duì)第q種脈沖重復(fù)頻率，定義距離一多普勒二維圖中每個(gè)網(wǎng)格單元的檢測(cè)代價(jià)值L(Lj);其中，q取I至Q，i表示距離一多普勒二維圖中網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的多普勒單元位置，j表示距離一多普勒二維圖中網(wǎng)格單元對(duì)應(yīng)的距離單元位置；則當(dāng)網(wǎng)格單元與雷達(dá)的可檢測(cè)區(qū)對(duì)應(yīng)時(shí)，定義fji，j)=0 ;否則，定義fji，j)=l ； 然后按照以下公式構(gòu)建機(jī)載 雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量P:
P= [Pi, ---Pq,…PQ]T=[l/frl，…l/frq，…l/frQ]T 其中，T表示向量的轉(zhuǎn)置，pq=l/frq, Pq表示第q種脈沖重復(fù)時(shí)間，表示第q種脈沖重復(fù)頻率； 然后定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)Fx:
3.如權(quán)利要求2所述的基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法，其特征在于，在步驟S2中，定義機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件包括以下步驟: 521:針對(duì)機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中第q種脈沖重復(fù)頻率，將距離一多普勒二維圖中每個(gè)網(wǎng)格單元的二維約束fqx(i，j)定義如下:
當(dāng) O ≤ 1-npq/Ts ≤ τ /Ts 或 O ≤j-m/pqfds ≤fdm/fds 或 j-k/pqfds=b 時(shí)，fqx(i, j)=l ;當(dāng)τ /Ts ≤ 1-npq/Ts ≤ pq/Ts 且 fdni/fds ≤ j-m/pqfds ≤l/pqfds 且 j-k/pqfds 關(guān) b 時(shí)，L (i, j) =O ；其中，Ts為機(jī)載雷達(dá)的采樣周期，τ為機(jī)載雷達(dá)固定的發(fā)射脈沖寬度，〖&為設(shè)定的多普勒盲區(qū)的寬度，fds為機(jī)載雷達(dá)的多普勒分辨率，m、η和k均為設(shè)定的任意整數(shù)值； 522:建立機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中第q種脈沖重復(fù)頻率的三個(gè)取值約束條件，其中，第一取值約束條件為:Pq=dXTs，d為設(shè)定的任意正整數(shù)；第二取值約束條件為:min (frq)≥3fdm, min (frq)指至f；Q中的最小值；第三取值約束條件為:min(pq)≥4 τ，min (Pq)指pi至pQ中的最小值。
4.如權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率組優(yōu)化方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括以下步驟: 531:在所述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量中，將每種脈沖重復(fù)時(shí)間進(jìn)行二進(jìn)制編碼，所述二進(jìn)制編碼的精度為TS，TS為機(jī)載雷達(dá)的采樣周期；得出與所述二進(jìn)制編碼對(duì)應(yīng)的解碼方式； 532:隨機(jī)產(chǎn)生I組二進(jìn)制碼，解碼后得到機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量的初始種群，I為大于I的自然數(shù)；設(shè)定迭代次數(shù)h，h=l ； 533:將當(dāng)前種群中的每個(gè)個(gè)體代入Fx中，并根據(jù)機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組中每種脈沖重復(fù)時(shí)間的約束條件，得出每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值；FX為所述機(jī)載雷達(dá)脈沖重復(fù)時(shí)間組對(duì)應(yīng)的代價(jià)函數(shù)，在當(dāng)前種群中，每個(gè)個(gè)體指每一個(gè)脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量； 534:在當(dāng)前種群中，將每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)值除以所有個(gè)體的適應(yīng)值的和，得出對(duì)應(yīng)的每個(gè)個(gè)體的排列值；在各個(gè)個(gè)體的排列值中，從最大的排列值開始，按照排列值從大到小的順序，對(duì)排列值進(jìn)行依次相加，直至相加之和超過(guò)0.6su, su表示所有個(gè)體的排列值之和；此時(shí)，根據(jù)參與相加的各個(gè)排列值，選出對(duì)應(yīng)的個(gè)體；在選出的所有個(gè)體中，除去排列值最大的個(gè)體，形成當(dāng)前的臨時(shí)種群； S35:在當(dāng)前的臨時(shí)種群中，對(duì)每個(gè)個(gè)體對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼進(jìn)行交叉和變異操作，形成新種群二進(jìn)制碼； 536:按照步驟S2中所述二進(jìn)制編碼對(duì)應(yīng)的解碼方式，對(duì)新種群二進(jìn)制碼進(jìn)行解碼，得到機(jī)載雷達(dá)的脈沖重復(fù)時(shí)間組搜索矢量的新種群； 537:判斷迭代次數(shù)h是否小于或等于200，如果h小于或等于200，則將h的值加1，使迭代次數(shù)h更新，然后返回執(zhí)行步驟S33 ;如果h大于200，則將步驟S34中排列值最大的個(gè)體作為最優(yōu)的脈沖重復(fù)時(shí)間組。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK103885033SQ201410064471
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】趙永波, 李巖, 劉宏偉, 水鵬朗, 程增飛, 馮大政 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)