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专利号: 2018100942881
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于引力搜索算法的MUSIC谱峰搜索方法,其特征在于,将引力搜索算法用于MUSIC算法的谱峰搜索问题,则种群中粒子的位置代表着估计方位角在每次迭代过程中的解,所述方法包括如下步骤:步骤一,初始化所有粒子在给定维度的速度和位置信息,并设置迭代次数和引力搜索算法中的初始参数,将MUSIC空间谱函数PMUSIC设为引力搜索算法的适应度函数,将粒子的位置作为自变量θ,代入MUSIC空间谱函数PMUSIC算出所有粒子的适应度值,并根据适应度值衡量粒子的性能;

步骤二,运用引力搜索算法在每一次迭代过程中更新重力常数,并利用适应度值算出每个粒子的惯性质量,根据重力常数和惯性质量计算出每个粒子的引力之和,再由引力之和和惯性质量得出每个粒子的加速度;

步骤三,利用加速度计算出每次迭代过程中所有粒子的速度和位置,适应度值最大的粒子的位置代表着DOA估计问题的解;

步骤四,检查算法的终止条件,如果满足,终止算法并选择适应度值最大的一组解作为DOA估计问题的解。

2.如权利要求1所述的基于引力搜索算法的MUSIC谱峰搜索方法,其特征在于,所述方法的具体实现过程包括:步骤1:随机地初始化种群中的粒子,每个粒子都有自己的初始位置,各粒子的位置Xi的表达式为:其中, 和D分别表示粒子i在第k维搜索空间的位置和搜索空间的维数,D也等于待估计信源的个数,N为初始种群大小,算法在各搜索空间的搜索范围在[-90°,90°]之间;

步骤2:算出各粒子在不同时刻的惯性质量,计算公式如下:

Mai=Mpi=Mi,i=1,2,..,N  (9)

Mai和Mpi分别代表第i个粒子主动惯性质量和被动惯性质量,Mi(t)代表第i个粒子的惯性质量,fiti(t)代表t时刻第i个粒子的适应度值,是根据MUSIC空间谱函数得出的值,其中,a(θ)为信号子空间的方向向量,VN为噪声子空间,[·]H指共轭矩阵;

依据上述MUSIC空间谱函数PMUSIC公式计算每次迭代中所有粒子的适应度,由于该问题是优化最大值问题,时刻t的最优解best(t)和最差解worst(t)分别为:步骤3:从引力定律中可以推出,第k维上一个粒子i在t时刻受到另一个粒子j的作用力的计算公式如下:Rij(t)表示在t时刻两个粒子i和j的欧几里得度量,ε表示一个非常小的常数;

在t时刻的万有引力常数G(t)为:

G(t)=G0×e-α·t/T  (18)

G0表示在t0时刻G的取值,一般取值为100,α为下降系数,一般取值为20,t代表当前循环次数,T代表最大循环次数;

则在t时刻,Xi在第k维上受到的引力总和是由种群中其余粒子对其产生的全部引力相加得到,计算公式如下所示:式中,randj表示在[0,1]之间的随机数;

步骤4:从牛顿的力学原理可以得知,粒子产生的加速度等于该粒子受到的引力总和与其惯性质量之比,则粒子i的加速度的计算公式如下:然后在每一次更新过程中,根据计算得到的加速度来更新每个粒子的速度,再根据粒子的速度更新每个粒子的位置,计算公式如下所示: