[发明专利]基于差分进化狼群算法的欺骗干扰识别方法

摘要

本发明公开了基于差分进化狼群算法的欺骗干扰识别方法，按如下步骤进行第一步将发射机和干扰机等效为无记忆多项式模型；第二步将无线传输信道等效为FIR滤波器模型；第三步对整个通信传输系统进行建模；第四步接收机根据接收到的数据码元y(n)，估计得到发射端的C/A码，根据输入输出利用差分进化狼群算法进行系统辨识，得到模型参数的估计值；第五步在利用差分进化狼群算法获得系统参数的估计值之后，采用直观的欧氏距离检测法进行识别，判决准则为

主权项

基于差分进化狼群算法的欺骗干扰识别方法，其特征是按如下步骤进行：第一步：将发射机和干扰机等效为无记忆多项式模型f(d(n))=b1d(n)+b3d(n)|d(n)|2+b5d(n)|d(n)|4+...+b2M-1d(n)|d(n)|2M-2=Σi=1Mb2i-1d(n)|d(n)|2i-2---(1)]]>其中，M是多项式系数个数，d(n)是输入信号，b2i‑1是多项式系数；另外，在不改变系统特性的情况下，为了确定系统的唯一性，令b1＝1；第二步：将无线传输信道等效为FIR滤波器模型y(n)=Σk=0N-1hkx(n-k)+w(n)---(2)]]>上式中，hk是信道响应系数，N是FIR滤波器的阶数，w(n)～N(0,σ2)是加性高斯白噪声，x(n)是输入信号,y(n)为接收机接收到的信道输出信号；第三步：对整个通信传输系统进行建模y(n)=Σk=0N-1hkΣi=1Mb2i-1|d(n-k)|2i-2d(n-k)+w(n)---(3)]]>第四步：接收机根据接收到的数据码元y(n)，估计得到发射端的C/A码，根据输入输出利用差分进化狼群算法进行系统辨识，得到模型参数的估计值，具体步骤如下：步骤1，数值初始化初始化狼群中人工狼位置Xi及其数目N'，最大迭代次数kmax，探狼比例因子α，最大游走次数Tmax,距离判定因子w，步长因子S，更新比例因子R；步骤2，选取最优人工狼为头狼，除头狼外最佳的S_num匹人工狼为探狼并执行游走行为，直到某只探狼侦察到的猎物气味浓度Yi大于头狼所感知的猎物气味浓度Ylead或达到最大游走次数Tmax，则转步骤3；步骤3，人工猛狼据式(4)向猎物奔袭，若途中猛狼感知的猎物气味浓度Yi＞Ylead,则Ylead＝Yi，替代头狼并发起召唤行为；若Yi＜Ylead，则人工猛狼继续奔袭直到dis＜dnear，转步骤4；Xik+1=Xik+stepb(Gk-Xik)/|Gk-Xik|---(4)]]>式中，stepb是召唤行为的步长，Gk是第k次迭代中头狼的位置，是第k次迭代中第i头狼的位置；步骤4，按式(5)对参与围攻行为的人工狼的位置进行更新，执行围攻行为；Xik+1=Xik+λ·stepc·|Gk-Xik|---(5)]]>式中，stepc是围攻行为的步长，λ是一个随机数，且λ～U[‑1,1]；步骤5，对这狼群进行差分变异；对种群中每个个体Xi，随机生成三个互不相同的整数r1,r2,r3∈{1,2,…,N}，且要求i,r1,r2,r3这四个数互不相同，然后按(6)式生成变异个体Vi=Xr1+F·(Xr2-Xr3)---(6)]]>式中，F是变异尺度系数，Vi是变异个体，是根据r1,r2,r3所选的三个个体，若所生成的变异个体超出了解空间范围，则随机产生一个变异个体来代替；步骤6，对这狼群进行交叉操作；交叉操作按每个个体向量的分量进行；将变异产生的变异个体与目标个体按照下面的公式进行交叉操作，具体执行过程如下：首先生成一个随机整数randni，然后对变异个体Vi和种群的目标个体Xi按式(7)得到试验个体为了保证个体的进化，首先通过随机选择使Ui至少有一位由Vi贡献，其它位由交叉概率CR来决定具体哪位由Xi贡献哪位由Vi贡献：式中randj是位于[0,1]间的均匀分布的随机实数，而randni是属于{1,2,…D}内随机产生的维数索引号，其保证了至少有一位由变异向量贡献；此处CR为交叉概率因子，也是位于[0,1]间的一个常数；差分进化算法引入交叉操作是为了增加种群的多样性；步骤7，对狼群进行选择操作：采用的是“贪婪选择”策略，经变异以及交叉操作后生成的候选个体Ui与目标个体Xi进行竞争：Xi=Uif(Ui)≥f(Xi)Xif(Ui)<f(Xi)---(8)]]>上式中，f是适应度函数，在Ui和Xi中选择适应度函数值最优者作为新的个体，替换原来的个体；需要指出的是式(8)适合最大化；步骤8，按“胜者为王”的头狼产生规则对头狼位置进行更新；步骤9，判断是否达到优化精度要求或最大迭代次数Tmax，若达到则输出头狼的位置，即所求问题的最优解，否则转步骤2；第五步：在利用差分进化狼群算法获得系统参数的估计值之后，采用直观的欧氏距离检测法进行识别，判决准则为：|θ^-θ1|><H1H0|θ^-θ2|]]>其中，假设H0表示接收机接收到的是欺骗干扰信号，H1表示接收机接收到的信号是真实信号；式中，θ1为GPS发射机系统参数向量，θ2为干扰机系统参数向量，是根据系统的输入输出估计得到的参数向量。