双链量子带电系统搜索机制的宽带压缩感知测向方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112929303A(43)申请公布日2021.06.08(21)申请号202110079030.6(22)申请日2021.01.21(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人高洪元臧国建张志伟马静雅白浩川张震宇李慧爽周晓琦邓伊洁(51)Int.Cl.H04L25/02(2006.01)H04B17/00(2015.01)权利要求书4页说明书10页附图3页(54)发明名称双链量子带电系统搜索机制的宽带压缩感知测向方法(57)摘要本发明提供一种双链量子带电系统搜索机制的宽带压缩感知测向方法，针对压缩感知中存在的网格失配问题，利用泰勒展开式进行角度修正，降低了估计误差。由于压缩感知重构算法存在着求解过程复杂，计算量大等缺点，通过采用双链编码的量子带电系统算法对模型进行极值求解简化了求解过程，解决了单链编码的量子带电系统的一些缺点和不足，可以在迭代次数少的情况下求得最优估计值。相比于传统方法，具有更高的估计精度和估计成功概率。本发明设能够有效修正网格失配问题，并且在保证允许估计精度和估计成功概率前提下，简化求解过程，较少计算量。CN112929303ACN112929303A权利要求书1/4页1.双链量子带电系统搜索机制的宽带压缩感知测向方法，其特征在于：步骤如下：步骤一：建立宽带信号数学模型用于DOA估计；步骤二：对宽带信号进行聚焦操作；步骤三：对数据协方差矩阵进行矢量化，并求出稀疏角度模型；步骤四：利用泰勒展开式对稀疏角度模型进行修正，得到修正后的稀疏模型；步骤五：量子带电系统搜索演化机制参数初始化：带电粒子群体规模为L,最大迭代次数为U，搜索空间维度为P，第i个带电粒子的量子位置为令第i个带电粒子的速度为其中并且t为迭代次数，初始时令t＝1，带电粒子的初始速度为0，即步骤六：计算所有带电粒子的适应度；步骤七：创建带电粒子的量子记忆库；量子位置记忆库为量子记忆库中第i个带电粒子的量子位置的第p维映射到宽带测向中来波方向的公式为则那么量子位置的适应度值库为其中，i＝1,2,…δ，δ≤L，t为迭代次数，初始时令t＝1，步骤八：更新每个带电粒子的带电量以及它们之间的距离；第i个带电粒子的电荷量为其中为第i个带电粒子的适应度值，为带电系统的全局最小适应度值，为带电系统的全局最大适应度值，i＝1,2,…,L；第i个带电粒子与第ψ个带电粒子之间的距离为ε是一个非常小的正数；步骤九：更新每个带电粒子所受合力；第ψ个带电粒子对第i个带电粒子产生引力的概率为第i个带电粒子所受合力为其中，每一个带电粒子都会产生一个以自2CN112929303A权利要求书2/4页己为圆心、半径为的带电球体空间，Amax和Amin分别为带电粒子量子位置的最大值和最小值，当时，w2＝1,w3＝0；当时，w2＝0,w3＝1；步骤十：更新带电粒子的量子位置和速度；第i个带电粒子的量子旋转门旋转角度的第p维为它的量子位置更新公式为其中是第i个带电粒子所受合力的第p维，ka是加速度的权重因子，其值为kv是速度的权重因子，其值为kc是局部最优量子位置的权重因子，其值为kd是全局最优量子位置的权重因子，其值为w4、w5、w6和w7为区间[0,1]之间的随机数；△t为时间步长，i＝1,2,…,L，p＝1,2,…,P，是[0,1]之间均匀随机数，代表变异概率，第i个带电粒子的速度的第p维更新公式为步骤十一：以概率μ选取部分带电粒子修正它的量子位置；首先对于第i个带电粒子，如果那么带电粒子的量子位置从量子记忆库中随机取值，即第i个带电粒子的量子位置选择量子记忆库中的标号为Γ的量子位置如果那么带电粒子的量子位置在区间[0,1]之间随机产生；如果带电粒子的量子位置是从量子记忆库中得到，那么还需要对该量子位置进行微调，即如果那么第i个带电粒子的量子旋转门旋转角度的第p维为它的量子位置第p维为如果那么其中为第t代量子记忆库中第Γ个量子位置的第p维，p＝1,2,…,P，为记忆库取值概率，为微调概率，bw为微调幅度，w8、w9和w10是[0,1]之间的随机数，Γ为区间[1,δ]之间的一个随机整数，δ为量子记忆库中粒子的个数；步骤十二：计算带电系统中每个带电粒子的新的量子位置的适应度，根据适应度值大小按照降序的方式把带电粒子的量子位置重新排序，若当前的第i个带电粒子的适应度值大于已经保存的适应度值，则用当前的第i个带电粒子的量子位置替代原先保存的局部最优量子位置；确定更新后的带电系统的全局最优量子位置，若当前的最大适应度值大于原先保存的最大适应度值，则用当前的全局最优量子位置替代原先保存的全局最优位置，并更新带电粒子的量子记忆库；步骤十三