[发明专利]一种基于遗传算法的地面雷达组网开机优化方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法的地面雷达组网开机优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1.确定模型参数，包括以下步骤：

1.1)将参加飞行保障计划的组网雷达表述为R_a，其中a为雷达编号，a＝1，2，...，A，A为参加飞行保障计划的组网雷达数量；

1.2)在数字高程模型三维直角坐标下，将组网雷达R_a天线所在的坐标表述为其中分别表示雷达R_a天线x轴坐标、y轴坐标与z轴坐标；将飞行保障计划中目标飞行器表述为TARGET_b，b为飞行器编号，b＝1，2，...，B，其中，B为目标飞行器的数量；

1.3)对于雷达R_a，将目标飞行器TARGET_b的雷达截面积表述为σ_a，b；查询雷达R_a的垂直波瓣图，确定R_a对目标飞行器TARGET_b在飞行海拔高度为h，将雷达截面积为σ_a，b时的最大探测距离表述为

1.4)在数字高程模型三维直角坐标下，将目标飞行器TARGET_b移动形成的航迹表述为TRACK_b，将航迹TRACK_b组成的一系列航迹点表述为其中，c为航迹点序号，c＝1，2，...，C_b，C_b表示目标飞行器TARGET_b的点迹数量，x_b，c、y_b，c与z_b，c分别表示航迹点pt_b，c的x轴坐标、y轴坐标与z轴坐标，将坐标点(x，y)的海拔高度表述为EL(x，y)；航迹TRACK_b的期望覆盖重数表述为ECN_b；

1.5)确定遗传算法的种群大小为D，进化代数为E，交叉概率为p_crossover，变异概率为p_mutate，选择算子为OP_select，交叉算子为OP_crossover，变异算子为OP_mutate；

2.计算所有航迹点的通视情况，包括以下步骤：

2.1)将雷达R_a对航迹点pt_b，c的通视情况表述为其取值为0或1，若雷达R_a能够探测到目标飞行器TARGET_b的航迹点pt_b，c，则雷达R_a对航迹点pt_b，c是通视的，且取值为1；若雷达R_a未能够探测到目标飞行器TARGET_b的航迹点pt_b，c，则雷达R_a对航迹点pt_b，c是非通视的，且取值为0；

2.2)在数字高程模型三维直角坐标下，组网雷达R_a天线中心相对于目标飞行器TARGET_b的航迹点pt_b，c的视距距离(单位为km)为：

查询雷达R_a垂直波瓣图，对于目标截面积为σ_a，b、飞行海拔高度为h的目标飞行器TARGET_b的航迹点pt_b，c，雷达天线中心相对于目标点pt_b，c的最大探测距离(单位为km)为：

确定组网雷达R_a天线中心与目标飞行器TARGET_b的航迹点pt_b，c的直线距离(单位为km)为：

确定雷达R_a相对于目标飞行器TARGET_b的航迹点pt_b，c的实际探测距离dist^a，b，c为：

2.3)将雷达天线所在点与目标飞行器TARGET_b的航迹点pt_b，c之间的直线方程的参数方程L_a，b，c表示为：

在直线方程上取n个均匀离散点，确定离散精度为δ(单位km)，确定：

将离散后的直线方程L’_a，b，c表示为：

则：

3.执行遗传算法，寻找最优雷达开机方案，包括以下步骤：

3.1)将经过遗传算法进化产生的种群表述为IDD_e，e为种群代数，e＝0，1，2，...，E，IDD₀表示初始种群；idd_e，d表示第e代种群中第d个个体，d＝1，2，...，D；第e代种群第d个个体的染色体表述为CH_e，d，且染色体上的基因个数等于组网雷达数量A，染色体采用二进制编码方式，将染色体CH_e，d上的基因点位表述为某一个体idd_e，d基因型的表现型代表一种雷达开机方案，若则代表雷达R_a处于开机状态，若则代表雷达R_a处于关闭状态；

3.2)将在染色体CH_e，d条件下航迹点pt_b，c的有效雷达数量表示为表示对航迹点pt_b，c通视且在染色体CH_e，d条件下处于开机状态的所有参加飞行保障计划的组网雷达数量；定义指示函数用于指示在染色体CH_e，d的条件下，航迹点pt_b，c的有效雷达数量是否恰好等于航迹TRACK_b的期望覆盖重数ECN_b；定义指示函数用于指示在染色体CH_e，d的条件下，航迹点pt_b，c的有效雷达数量是否大于航迹TRACK_b的期望覆盖重数ECN_b；定义评价函数其中cl∈(0，1]为覆盖因子，cl越大，算法偏向选择开机雷达数目多的开机方案，越不节省雷达资源；

3.3)初始化种群IDD₀；

3.4)使用评价函数feval计算种群个体适应度，依次对种群使用选择操作OP_select、交叉操作OP_crossover和变异操作OP_mutate，然后产生新一代种群；

3.5)判断是否达到进化代数E，若没有达到，则返回第3.4)步，否则进入第3.6)步；

3.6)将表述为评价函数值最大的个体的染色体，即：第e^*代种群第d^＊个个体染色体；将表述为染色体上的基因点位；即为最优雷达开机方案。