[发明专利]一种三维成像声纳系统换能器阵的稀疏优化方法

权利要求书

1.一种三维成像声纳系统换能器阵的稀疏优化方法，其特征在于， 采用模拟退火算法对所述的换能器阵进行稀疏优化，得到稀疏换能器阵， 求得稀疏换能器阵的波束方向图同时满足最大旁瓣峰值的阈值条件和锥 度比的阈值条件下，稀疏换能器阵需要开启的最少换能器数目；

所述稀疏优化前的换能器阵由M×N个换能器组成，所述的换能器按 半波长或一个波长间距均匀分布在一个矩形平面内，其中M、N为自然数；

所述的锥度比为换能器的最大权重系数与换能器的最小权重系数的 比值；

所述的三维成像声纳系统换能器阵的稀疏优化方法，其特征在于，所 述的模拟退火算法包括以下步骤：

a)温度参数T_start和换能器权重系数矩阵W的初始化，定义能量函数、 重生概率、死亡概率、温度变化函数、迭代终止准则和权重系数矩阵的接 受概率；

b)选择随机的一个换能器的权重系数ω_m，n，其中1≤m≤M，1≤n≤N， 并将其赋给ω_t；在每次迭代过程中，所有的换能器系数都遵循一个随机访 问序列，每个换能器均能被访问一次，且仅能被访问一次；

I.当选择的换能器是处于关闭状态，即换能器的权重系数为零时，则 在遵循重生概率大于一个随机数时，所述的换能器将被重新开启，另一个 随机数被赋给该换能器作为其权重系数，同时整个权重系数矩阵也进行更 新；反之，若重生概率小于此随机数，则重新回到步骤b)；

II.如果选择的换能器处于开启状态，由于定义的死亡概率值为1，所 以换能器先被关闭，即将其权重系数被赋值为0，同时更新整个权重系数 矩阵，如果更新后的权重系数矩阵导致能量函数数值减小，则进行步骤c)； 反之，如果更新后的系数矩阵导致能量函数数值增大，则该关闭的换能器 将重新被开启，即将原来系数ω_t加上一个(-0.1，0.1)之间的随机数赋 给该换能器作为新的权重系数，并且更新权重系数矩阵；

III.如果新的权重系数矩阵W_n使得能量函数数值减少，则该新的系数 矩阵将作为下一个系数矩阵W_l+1参与算法的运行；如果新的系数矩阵W_n使得能量函数数值增加，则它是被接受为下一个系数矩阵W_l+1还是重新找 回原来的权重系数ω_t，取决于一个基于系统“温度”参数的概率，即系统“温 度”越高，则接受该权重系数矩阵W_n为下一个权重系数矩阵W_l+1概率越大， 所述的系统“温度”为使用了模拟退火算法中的温度；

c)如果所有换能器都已经被访问一次，更新迭代次数变量l，使 l＝l+1，同时系统“温度”函数T(l)也进行更新，接着进行步骤d)；若所有 换能器未被遍历访问一次，则回到步骤b)，进行下一个权重系数的选择；

d)如果迭代过程满足终止准则，则算法被终止，否则进行步骤b)。