部分與母親個(gè)體交叉點(diǎn)之后的部分拼接成新的個(gè)體，所述新個(gè)體表示為： r(son) _ j(f) j(f) j{m} J(m) · 1 ~ Λ1 tttAq ?
[0057] 完成第一個(gè)個(gè)體的交叉之后，按照同樣的方法產(chǎn)生其他的個(gè)體，最終產(chǎn)生新的種 群= U = 1，……，義}，新種群中元素即為前述的個(gè)體I(s°n)。為了便于表示并與前述 初始種群中的個(gè)體Ii區(qū)分，將新種群的個(gè)體記為I /。
[0058] 對(duì)新的種群進(jìn)行變異包括：
[0059] 在[0, 1]之間隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)η，若η < Pni則進(jìn)行變異；
[0060] 對(duì)個(gè)體1/進(jìn)行變異時(shí)，隨機(jī)選擇變異點(diǎn)W，對(duì)個(gè)體1/中第w個(gè)陣元的坐標(biāo)AJ武 以新的隨機(jī)數(shù)，并保證變異后的個(gè)體滿足陣元間距大于最小間距L，所有陣元均在口徑范圍 內(nèi)的條件。
[0061] 6)計(jì)算變異后的種群中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，將適應(yīng)度最大的個(gè)體為最優(yōu)個(gè)體，并 記錄下最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度和排布方式；同時(shí)，k加1。
[0062] 7)判斷當(dāng)前k是否達(dá)到最大遺傳代數(shù)Np，若是，則比較各代種群中最優(yōu)個(gè)體的適 應(yīng)度，以適應(yīng)度最大的個(gè)體對(duì)應(yīng)的排布方式作為最終結(jié)果。
[0063] 為了便于理解，下面結(jié)合一具體的示例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0064] 在本實(shí)施例中，天線陣元分布在一個(gè)正方形的口徑中，輻射陣面邊長(zhǎng)為I. 5m，輻射 陣面的面積為2. 25m2,陣元口徑為0· 12m，陣元最小間距為0· 21m，陣元個(gè)數(shù)為25個(gè)。
[0065] 在陣元分布熵最大準(zhǔn)則下，通過(guò)遺傳算法，計(jì)算出最優(yōu)排布方式，其優(yōu)化步驟主要 包括：
[0066] Sl :根據(jù)給定的隨機(jī)福射源陣面面積S = 2. 25m2、陣元的口徑d = 0. 12m及最小間 距L = 0. 21m、陣元的數(shù)量Na= 25,以成像區(qū)域的右下端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立直角坐標(biāo)系。
[0067] S2 :遺傳算法參數(shù)初始化：給定遺傳算法中種群個(gè)體數(shù)Ng= 50、遺傳代數(shù)Np = 500、交叉的概率Pc= 0. 7、變異的概率p m= 0. 9。
[0068] S3 :本發(fā)明實(shí)施例中，采用直角坐標(biāo)系中陣元的二維坐標(biāo)構(gòu)成的序列來(lái)表征個(gè) 體，設(shè)Aj= (X j, yp, j = 1，. . .，Na為第j個(gè)陣元的坐標(biāo)，則個(gè)體表示為A j的有序排列 h = ΑΛ……'4 = 1，……，一個(gè)個(gè)體代表一種排布方式；此處，要求任意兩個(gè)陣元的間 距大于陣元的最小間距L = 0. 21m，且陣元的位置在輻射源陣面范圍內(nèi)。隨機(jī)生成Ng個(gè)個(gè) 體構(gòu)成初始種群I =把卞=1,……，^}，k為已經(jīng)遺傳的次數(shù)，令k = 0。
[0069] S4 :將個(gè)體的適應(yīng)度f(wàn) (Ii)作為該排布方式下的陣元分布熵H(Ii)，依據(jù)陣元分布 熵的定義計(jì)算初始種群的適應(yīng)度。
[0070] 本步驟可使用目前常規(guī)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)，故不再贅述。
[0071] S5 :根據(jù)種群中個(gè)體的適應(yīng)度對(duì)種群進(jìn)行交叉，步驟如下
[0072] 首先在[0, 1]之間隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)δ，若δ < p。則進(jìn)行交叉，否則不做交叉。
[0073] 做交叉的步驟如下， Ns
[0074] 求種群所有個(gè)體的適應(yīng)度之和/ = ￡/(/,.)，每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度f(wàn) (Ii)除以f%得 到歸一化的適應(yīng)度./(/,.) = /(/,.)//?
[0075] m ~ 令公〃,=1..,.((. )，w = I ……，義 在區(qū)間吹1]之間隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)e，若有g(shù),. = ......，義-1，則將J,.個(gè)體作 為交叉的父親個(gè)體，記為i(faihCT> = ……< ;
[0076] 母親個(gè)體在種群2； = {/,(k)|z' = l,……,義}中隨機(jī)選擇，記為 j{moiher) _ .
[0077] 確定了父親及母親個(gè)體之后，再隨機(jī)選出交叉點(diǎn)q，將父親個(gè)體交叉點(diǎn) 之前的部分與母親個(gè)體交叉點(diǎn)之后的部分拼接成新的個(gè)體，所述新個(gè)體表示為： r(son) _ J{i) J(f) J(m) Am) i -A1 ...Ag 〇
[0078] 完成第一個(gè)個(gè)體的交叉之后，按照同樣的方法產(chǎn)生其他的個(gè)體，最終產(chǎn)生新的種 群 2；+1={/廣+1)|/ = 1，……,Ng} 〇
[0079] S6 :對(duì)新的種群進(jìn)行變異，步驟如下：
[0080] 在[0, 1]之間隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)η，若η < Pni則進(jìn)行變異；
[0081] 對(duì)新的種群中個(gè)體1/進(jìn)行變異時(shí)，隨機(jī)選擇變異點(diǎn)w，對(duì)個(gè)體1/中第w個(gè)陣元 的坐標(biāo)AJ武以新的隨機(jī)數(shù)，并保證變異后的個(gè)體滿足陣元間距大于最小間距L，所有陣元均 在口徑范圍內(nèi)的條件。
[0082] S7 :計(jì)算新種群中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，定義適應(yīng)度最大的個(gè)體為最優(yōu)個(gè)體，記錄下 最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度和排布方式，同時(shí)，k加1。
[0083] S8 :如果k已經(jīng)達(dá)到遺傳代數(shù)Np，則比較各代種群中最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度，以適應(yīng)度 最大的個(gè)體作為輸出；如果沒(méi)有達(dá)到最大遺傳代數(shù)，則回到S4。
[0084] 另一方面，還基于本發(fā)明的上述方案進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果如圖3所示，利于 本發(fā)明上述方案進(jìn)行優(yōu)化后，陣元排布下的陣元分布熵為7. 5528。圖4為輻射陣面為邊長(zhǎng) 1. 5m的正方形下均勻排布的分布圖，該陣元排布下的陣元分布熵為3. 7539。
[0085] 由此可見(jiàn)，利用本發(fā)明的方案優(yōu)化后的陣元排布其陣元分布熵是均勻排布的 2. 012倍，增加了隨機(jī)輻射源的隨機(jī)性，大大提高了成像性能，驗(yàn)證了本方法的有效性。
[0086] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種微波凝視關(guān)聯(lián)成像隨機(jī)福射陣元空間排布的優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包 括： 獲取隨機(jī)福射源陣面面積、陣元的口徑與最小間距，W及陣元的數(shù)量； W陣元分布滴最大化為準(zhǔn)則利用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，獲得W陣元分布滴的最大排布方 式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述福射源陣面為方形、圓形或不規(guī)則形 狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述W陣元分布滴最大化為準(zhǔn)則利用遺 傳算法進(jìn)行優(yōu)化的步驟包括： 根據(jù)獲取的隨機(jī)福射源陣面面積S、陣元的口徑d與最小間距以W及陣元的數(shù)量N。，在 福射源陣面上隨機(jī)選定坐標(biāo)原點(diǎn)，建立一直角坐標(biāo)系； 遺傳算法參數(shù)初始化；給定遺傳算法中種群個(gè)體數(shù)Ng、遺傳代數(shù)Np、交叉的概率及 變異的概率Pm; 采用直角坐標(biāo)系中陣元的二維坐標(biāo)構(gòu)成的序列來(lái)表征個(gè)體，設(shè)Aj.= (Xj.，yj.)，j = 1，. . .，N為第j個(gè)陣元的坐標(biāo)，則個(gè)體表示為Aj.的有序排列=44_……A,，i = h……，Wg，其 中，一個(gè)個(gè)體代表一種排布方式；隨機(jī)生成Ng個(gè)個(gè)體構(gòu)成初始種群= [皆I U = 1，......，Ng}， k為已經(jīng)遺傳的次數(shù)，令k = 0; 將個(gè)體的適應(yīng)度f(wàn)(Ii)作為該排布方式下的陣元分布滴H(Ii)，并依據(jù)陣元排布滴的定 義計(jì)算初始種群的適應(yīng)度； 根據(jù)初始種群的適應(yīng)度對(duì)種群依次進(jìn)行交叉與變異； 計(jì)算變異后的種群中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，將適應(yīng)度最大的個(gè)體為最優(yōu)個(gè)體，并記錄下 最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度和排布方式； 判斷當(dāng)前是否達(dá)到最大遺傳代數(shù)Np，若是，則比較各代種群中最優(yōu)個(gè)體的適應(yīng)度，W適 應(yīng)度最大的個(gè)體對(duì)應(yīng)的排布方式作為最終結(jié)果。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，個(gè)體表示為A j斯有序排列 ……= L……，Wg中，任意兩個(gè)陣元的間距大于陣元的最小間距L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)初始種群的適應(yīng)度對(duì)種群進(jìn)行 交叉包括： 在[0, 1]之間隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)S，若5 < P。則進(jìn)行交叉，其步驟包括； 計(jì)算種群所有個(gè)體的適應(yīng)度之和
.每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度f(wàn) (li)除W r，得到 歸一化的適應(yīng)度；
在區(qū)間[〇，1]之間隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)e，若有g(shù)r< e < gw，r = 1，......，Ng-l，則將 If個(gè)體作為交叉的父親個(gè)體，記為嚴(yán)心' =4(M。......< ;
母親個(gè)體在種群7； = {/嚴(yán)|/ = 1，……中隨機(jī)選擇，記為戶。"W) =4腳4")……聲i; 確定了父親及母親個(gè)體之后，再隨機(jī)選出交叉點(diǎn)q，將父親個(gè)體交叉點(diǎn)之前的部分與母 親個(gè)體交叉點(diǎn)之后的部分拼接成新的個(gè)體，所述新個(gè)體表示為；…; 完成第一個(gè)個(gè)體的交叉之后，按照同樣的方法產(chǎn)生其他的個(gè)體，最終產(chǎn)生新的種群 也1={/產(chǎn)1'|/ = 1，……，Ng}。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，進(jìn)行變異處理的步驟包括： 在[0,1]之間隨機(jī)生成一個(gè)數(shù)n，若n < Pm則進(jìn)行變異； 對(duì)新的種群中個(gè)體V進(jìn)行變異時(shí)，隨機(jī)選擇變異點(diǎn)W，對(duì)個(gè)體1/中第W個(gè)陣元的坐 標(biāo)AJ武W新的隨機(jī)數(shù)，并保證變異后的個(gè)體滿足陣元間距大于最小間距以所有陣元均在口 徑范圍內(nèi)的條件。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種微波凝視關(guān)聯(lián)成像隨機(jī)輻射陣元空間排布的優(yōu)化方法，該方法包括：獲取隨機(jī)輻射源陣面面積、陣元的口徑與最小間距，以及陣元的數(shù)量；以陣元分布熵最大化為準(zhǔn)則利用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化，獲得以陣元分布熵的最大排布方式。通過(guò)采用本發(fā)明公開(kāi)的方法，能夠提高輻射場(chǎng)的隨機(jī)性，實(shí)現(xiàn)高分辨率成像。
【IPC分類】G01S13-89
【公開(kāi)號(hào)】CN104597445
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510066895
【發(fā)明人】王東進(jìn), 孟青泉, 劉發(fā)林, 郭圓月, 田超, 劉波
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日