[发明专利]一种基于改进Jaya算法的MIMO雷达波形设计方法

权利要求书

1.本发明提出了一种基于改进Jaya算法的MIMO雷达波形设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)根据MIMO雷达单个发射阵元所发射信号的自相关旁瓣峰值和各个发射阵元发射信号间的互相关峰值要尽可能低的需求，构造相应的代价函数；

(2)根据MIMO雷达天线个数、编码个数以及编码长度，对种群进行初始化；

(3)利用代价函数计算每一个个体的适应度，然后选出种群中“最佳”和“最差”的个体；

(4)针对离散相位编码波形优化设计的特殊性，在Jaya算法的个体更新函数中加入遗传算法中突变的思想，使其适用于离散优化问题的求解。改进后的Jaya算法的个体更新策略可以表示为：

X_new＝c₁M(X)+c₂C_best(X)+c₃C_worst(X)

其中，c₁，c₂，c₃∈{0，1}，且满足c₁+c₂+c₃＝1，即每次更新过程中，只从三个算子中选择一个进行操作。M是变异算子，C_bset是best交叉算子，C_worst是worst交叉算子；

(5)根据更新函数，利用“最佳”和“最差”的解，对种群进行更新；

(6)对比原先的代价函数和更新后的代价函数，由于这是一个最小化问题，将保留使代价函数最小的个体；

(7)重复步骤(2)-(3)-(4)，直到达到终止标准；

(8)将改进Jaya算法的输出作为汉明扫描的输入，对于个体中的每一个元素，分别用另外的M-1个相位值进行替换，通过判断能否使代价函数进一步减小来确定本次搜索是否成功；

(9)最终的优化结果提供了L×N个相位值，这些值是MIMO雷达系统中发射机侧的相位馈电网络的输入。

2.根据权利要求1所述的本发明提出了基于改进Jaya算法的MIMO雷达波形设计方法，其特征在于：根据所需求解问题的特殊性，在Jaya算法的个体更新函数中加入遗传算法中交叉变异的思想，具体更新函数如下：

X_new＝c₁M(X)+c₂C_best(X)+c₃C_worst(X)

变异算子M、best交叉算子C_bset、worst交叉算子C_worst的具体操作详细解释如下。

I变异算子M

M(X_j，k，i)＝|X_j，k，i-M+1|

其中，c₁，c₂，c₃∈{0，1}，且满足c₁+c₂+c₃＝1，即每次更新过程中，只从三个算子中选择一个进行操作。上式为变异算子M的具体操作。其中，X_j，k，i表示第i次搜索过程中，第k个个体的第j个维度，可保证变异后的值依然在集合{0，1，2，…，M-1}中。变异操作源于自然界中的基因突变，可以使得种群更加地多样化，从求解目标函数的角度来说，相当于增加了可能搜寻到的解的数量。

II bset交叉算子C_bset

上式为best交叉算子C_bset的具体操作，利用X_k，i和最优个体X_best，i进行交叉。rand(X_j，k，i，X_j，bset，i)表示从X_j，k，i、X_j，bset，i中任选一个值。

III worst交叉算子C_worst

上式为worst交叉算子C_worst的具体操作，利用X_k，i和最差个体X_worst，i进行交叉。rand(X_j，k，i，X_{j，worst，i})表示从X_j，k，i、X_{j，worst，i}中任选一个值。

3.根据权利要求1所述的本发明提出了基于改进Jaya算法的MIMO雷达波形设计方法，其特征在于：利用汉明扫描对改进Jaya算法的输出进一步优化，对于个体中的每一个元素，分别用另外的M-1个相位值进行替换，通过判断能否使代价函数进一步减小来确定本次搜索是否成功，使得算法性能得到有效提升。