[发明专利]一种脉冲星频率参数的快速搜索方法

权利要求书

1.一种脉冲星频率参数的快速搜索方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、确定频率参数搜索的指标函数如表达式7)：

其中：χ²为卡方检验值；k是轮廓折叠的Bin数，即封装段数；c_i是第i个封装段内的光子总数，N_p为脉冲星周期总数，T_i为第i个封装段的中间时刻，c_j(T_i)为第j个周期折合入第i个封装段的光子数；为封装段的平均光子数N为总光子数，

继而获得脉冲信号频率及频率一阶导数的估计值如表达式8)：

其中：和分别为脉冲信号频率及频率一阶导数的估计值；

步骤二、应用动态缩减交叉熵方法进行脉冲信号频率参数大范围粗搜索，得到精确的搜索样本空间，具体是：通过添加Dynamic-decreasing Operator来降低交叉熵算法迭代过程的计算量，根据交叉熵算法每次迭代计算及平滑处理后得到的样本方差采用表达式11)计算样本缩减因子β，对下次迭代的样本容量按β进行缩减；

其中：γ为防止参数空间样本密度过低而设置的保险阈值；β＝min(β_l)，和分别为第l次和第l-1次迭代计算所得样本方差；

步骤三、利用小规模差分进化方法在精确样本空间中完成频率参数的快速迭代精化计算，输出精确的脉冲信号频率及频率一阶导数的估计值。

2.根据权利要求1所述的脉冲星频率参数的快速搜索方法，其特征在于，步骤二中精确的搜索样本空间通过以下步骤获得：

步骤2.1、系统初始参数设定，具体是：定义初始均值和方差均值和方差均包含代表F0及F1的两项；精英采样率ρ，初始样本容量N′，则精英样本容量N_e表示为N′·ρ；

步骤2.2、生成样本空间，具体是：根据正态分布的概率密度生成N′个样本F₁，...，F_N′；F_i表示频率参数F0及F1的不同组合，即生成的样本空间为二维平面范围内的N′个不同点；

步骤2.3、指标函数计算及排序，具体是：根据生成的所有样本F₁，...，F_N计算各样本的指标函数S(F_i)，并对指标函数结果进行排序；

步骤2.4、精英样本筛选，具体是：根据指标函数值的排序结果选择最优的N_e个样本作为精英样本；

步骤2.5、更新分布参数，具体是：用采集的精英样本更新分布参数，采用表达式9)计算第l次迭代的均值和方差

步骤2.6、平滑处理，具体是：采用表达式10)对和进行平滑处理：

其中：α为平滑因子，其取值范围为[0,1]；

步骤2.7、样本动态缩减，具体是：根据交叉熵算法每次迭代计算及平滑处理后得到的样本方差采用表达式11)计算样本缩减因子β，对下次迭代的样本容量按β进行缩：

步骤2.8、进行判断，具体是：若满足迭代停止条件，则结束并输出和否则，令l＝l+1，返回步骤2.2；迭代停止条件为：或达到规定迭代次数，ε为标准差阈值。

3.根据权利要求2所述的脉冲星频率参数的快速搜索方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下步骤：

步骤3.1、初始化，具体是：利用步骤二得到的及作为种群初始化的基点及边界范围，其中：种群基点取值即种群边界(a，b)的取值大于中的两项，并设定mini-batch种群规模为N_m，随机初始化样本种群，记为表达式12)：

其中：个体为初始化的脉冲星信号频率参数组合，用于表征问题的解；i＝1，2，...，N_m；

令s为迭代次数，即后续生成的样本种群表示为相应个体即为

步骤3.2、种群变异操作，具体是：采用表达式13)进行种群变异操作：

其中：为变异后的种群个体；r₁，r₂，r₃∈{1，2，...，N}互不相同且与i不同；K为变异系数，取值范围为[0,2]；

步骤3.3、种群交叉操作，具体是：采用表达式14)进行种群交叉操作：

其中：表示种群交叉后的个体；rand(0，1)为[0,1]之间的均匀分布随机数；CR为范围在[0,1]之间的交叉概率；

步骤3.4、种群自然选择及排序，具体是：利用表达式15)对试验个体即和的目标函数进行比较：

其中：f()表示步骤一中选定的指标函数；

步骤3.5、进行判断，具体是：若满足迭代停止条件，则结束并输出得到精确的脉冲信号频率及频率一阶导数的估计值否则，令s＝s+1，返回步骤3.2；迭代停止条件为或达到规定迭代次数，ε为标准差阈值。