[发明专利]一种多监视区域下自适应终止的MIMO雷达优化布站方法

说明书

技术领域

本发明属于多输入多输出雷达布站技术领域，具体涉及一种多监视区域下自适应终止的MIMO雷达优化布站方法。

背景技术

多输入多输出(Multi-Input Multi-Output，MIMO)雷达组网系统利用多部空间位置相互分离而覆盖范围互相重叠的雷达的观测和判断，来对监视区域实施搜索、跟踪、识别目标。合理地进行雷达组网布站，能够使雷达系统对监视区域的监视能力发生质的飞跃。因此，研究雷达天线的最优布站位置就显得极为重要。

对于MIMO雷达的优化布站问题的研究，国内外研究机构已提出诸多解决方法。例如，A.M.Haimovich通过分割天线的布站区域，提出一种连续穷举法(SEE)来解决这种问题，然而，这种方法往往存在极大的计算量，在实际应用中难以实现。另外，电子科技大学的杨益川通过采用粒子群优化算法(PSO)来对雷达位置进行优化调整。但目前的方法仅仅考虑了单个监视区域，且忽视了方法中存在的大量时间和计算资源被浪费的现象。目前终止雷达优化布站算法的主要方式是设置一个终止迭代次数，在优化方法的计算过程中，如果当前的迭代次数达到预设的终止迭代次数时就终止计算。然而终止迭代次数往往是难以确定的，如果该值设置得过小，计算过程就会过早地终止，无法获得最优的雷达优化布站效果；如果该值设置得过大，即使已经获得预期的优化效果，依然持续迭代计算，此时就会浪费大量的时间和计算资源。综上，如何在获得预期的雷达优化布站结果后就自适应终止雷达优化布站方法，成为雷达优化布站的重点问题。从公开发表的文献资料来看，目前还没有有效解决这种自适应终止问题的终止准则和方法。因此，研究一种可自适应终止的MIMO雷达优化布站方法在雷达多区域监视中又重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有技术中缺少一种在获得雷达优化布站结果的同时能自适应终止的雷达优化布站方法的技术问题，提出了一种多监视区域下自适应终止的MIMO雷达优化布站方法。

本发明的技术方案为：一种多监视区域下自适应终止的MIMO雷达优化布站方法，包括以下步骤：

S1、采用PSO算法初始化粒子群，并构建存储非支配粒子的外部档案集：

S11、在布站区域内随机分配每个粒子的位置，得到粒子的初始位置，其中每个粒子表示一种潜在的布站方案；

S12、基于预设的关于粒子位置的目标函数分别计算每个粒子的目标函数值，其中M表示目标函数维数；

S13、将每个粒子的初始位置作为其个体最优位置并将每个粒子的目标函数值作为其个体最优值，其中i为粒子标识符；

S14、新建用于存储非支配粒子的外部档案集，并从初始化后的粒子群中挑选出互不支配的粒子存储到外部档案集中；

S2、确定全局最优粒子，更新粒子群，获取非支配粒子群：

S21、随机从外部档案集中挑选一个粒子作为全局最优粒子，并将所述全局最优粒子的位置作为全局最优位置

S22、在每一个迭代周期t内更新所有粒子的速度和位置，其中各粒子的初始速度、初始位置均为在一定范围内的随机值，即初始速度、初始位置分别被限制在最大速度V_max、布站区域内；

S23、基于更新后的速度和位置计算每个粒子的目标函数值，并更新每个粒子的个体最优位置：若当前计算得到的目标函数值大于或等于关于当前个体最优位置的目标函数值，则将更新后的粒子位置作为当前粒子的个体最优位置；否则粒子的个体最优位置保持不变；

S24、更新外部档案集：

基于粒子的当前个体最优位置，查找外部档案集中的支配解并删除；再从当前外部档案集外的粒子中查找与当前外部档案集内的粒子不存在支配关系的粒子，并将不存在支配关系的粒子加入到当前外部档案集中，得到更新后的外部档案集，即第t代非支配粒子群；

S3、计算相邻代间的间隔距离，根据迭代终止准则判断迭代优化是否终止：

S31、根据具体场景设定计算间隔距离的相邻代数h，通常h取5到10之间。

S32、用表示第t代非支配粒子群中的第k个粒子的位置，其中1≤k≤K(t)，K(t)为第t代非支配粒子群中的粒子数目；从第(t-h)代非支配粒子群中，将被粒子所支配的粒子存储到支配外部集Π_k中；

S33、对第t代非支配粒子群中的每一个粒子计算到Π_k中每个粒子(i为Π_k中的粒子区别符)的欧几里得距离，并将最小值作为粒子的相对距离若Π_k为空集，则令为0；