[发明专利]基于遗传算法的正交频复用线性调频信号波形优化方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的正交频复用线性调频信号波形优化方法和装置，能够解决离散频率的优化时间长、算法复杂度高的问题。采用遗传算法进行优化，基于线性同余生成器生成初始化样本；在迭代过程中选取当前代的部分个体作为父代；父代随机交配生成子代，按照突变概率得到突变后的子代，并引入随机重启机制，将新生成的个体加入到现有个体集合中，将所述父代、子代和重启个体作为当前的全部个体；所述随机交配是指该代任意个体自身的任意单个序列随机位置数值间彼此交换；当满足迭代停止条件时，将当前的全部个体的代价函数按从小到大的顺序进行排列，取排序得到的第一个个体作为最佳序列输出。

技术领域

本发明涉及雷达波形设计技术领域，具体涉及一种基于遗传算法的正交频复用线性调频信号波形优化方法。

背景技术

正交波形设计在许多应用中起着非常重要的作用，特别是在具有低截获概率、高目标分辨率的多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)雷达中。主要的正交波形包括正交多相编码波形(Orthogonal Polyphase Code Waveform,OPCW)、正交离散频率编码波形(Orthogonal Discrete Frequency Coded Waveform,ODFCW)和正交频分复用线性调频波形(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Linear FrequencyModulation,ODFCW-LFM)信号，其设计目标为码集中各波形具有较低的自相关旁瓣(Autocorrelation Sidelobe Peaks,ASP)，且两两之间尽可能低的互相关旁瓣水平(Cross-correlation Peaks,CP)。

正交波形分类的后两者，尤其是在具有高距离分辨率的宽带雷达中广泛应用，通过将单个脉冲波形分解为多个频率不同且非线性步进的子脉冲实现宽带雷达的良好性能。其因具有良好的距离分辨率和多普勒容忍性而受到广泛关注。常用的优化算法为模拟退火(Simulated Annealing,SA)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)等启发式算法，但其复杂度随编码序列的增长呈指数上升。此时，寻找较为快速的、性能较好的搜索算法为主要目标。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于遗传算法的正交频复用线性调频信号波形优化方法，能够解决离散频率的优化时间长、算法复杂度高的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的。

一种基于遗传算法的正交频复用线性调频信号波形优化方法，包括：

步骤S1：输入码片数N_c和正交信号集中信号个数M_c，输入遗传算法的参数，所述遗传算法的参数包括初始化生成样本数G₁、每一代的数目G_i、父代数目G_p、子代数目G_o、突变概率p、以及最大迭代次数或者其他停止条件；输入线性同余生成器参数；所述正交信号频率集为

步骤S2：基于所述线性同余生成器生成G₁个样本作为初始化样本，将初始化样本作为第一代个体；

所述线性同余生成器生成样本的方式为：

生成一位随机数，通过线性同余生成器得到一组伪随机序列，所述线性同余生成器是通过递归执行获得随机序列的伪随机数生成器；从该组伪随机序列中由随机位置取M_c个长度为N_c的序列，对每一个序列均进行排序编号，所述排序编号是指将序列的各个元素进行映射：对序列中的任一元素，将该元素映射为对序列的全部元素按从小到大的顺序进行排列时，该元素在按序排列的数列中的序号；将排序编号后的M_c个长度为M_c的序列作为个体，表示为{α^(m)},m＝1,…,M_c。