一种多策略优化的MIMO阵列设计方法

1.一种多策略优化的MIMO阵列设计方法，其特征在于，所述方法包括：创建若干个初始种群；其中，每个初始种群包括若干个体，每个个体包括一对发射个体和接收个体，所述发射个体包括MIMO雷达所有发射阵元的位置，所述接收个体包括MIMO雷达所有接收阵元的位置；针对每个初始种群，执行以下步骤：计算MIMO雷达的等效收发方向图，将所述等效收发方向图的峰值旁瓣作为适应度函数；根据所述适应度函数并利用轮盘赌选择法更新初始种群得到第一种群；根据所述适应度函数并利用个体适应度优势遗传方式更新第一种群得到第二种群；计算所述第二种群的发射阵列权值和接收阵列权值；对所述第二种群进行交叉处理得到第三种群；根据所述发射阵列权值、所述接收阵列权值对所述第三种群进行变异处理得到第四种群；根据所述发射阵列权值、所述接收阵列权值对所述第四种群基于阵元数目不变原则进行更新得到第五种群；计算所述第五种群的局部最优适应度值；将所述第五种群作为新的初始种群，返回计算MIMO雷达的等效收发方向图，将所述等效收发方向图的峰值旁瓣作为适应度函数步骤，直至满足最大迭代次数，得到该初始种群最终的局部最优适应度值；从所有最终的局部最优适应度值中选择全局最优适应度值，将所述全局最优适应度值对应个体作为MIMO阵列设计结果；其中，根据所述适应度函数并利用个体适应度优势遗传方式更新第一种群得到第二种群，包括：根据所述适应度函数计算所述第一种群中每个个体的适应度值；对所述第一种群中每个个体按适应度值进行降序排列得到排序结果；从所述排序结果中选择排序最高的个体，从所述排序结果中选择排序靠后的若干个体，并用排序最高的个体中的发射个体替代每个排序靠后的个体中的发射个体，以及用排序最高的个体中的接收个体替代每个排序靠后的个体中的接收个体，以更新第一种群得到第二种群；计算所述第二种群的发射阵列权值和接收阵列权值，包括：根据所述适应度函数计算所述第二种群中每个个体的适应度值；根据所述第二种群中每个个体的适应度值计算所述第二种群的平均适应度值；从所述第二种群中选择适应度值大于平均适应度值的个体；根据选择的所有个体和所述第二种群的平均适应度值计算所述第二种群的发射阵列权值和接收阵列权值；根据所述发射阵列权值、所述接收阵列权值对所述第三种群进行变异处理得到第四种群，包括：根据所述发射阵列权值，计算所述第三种群中每个发射个体的基因的出现发射阵元概率；根据所述接收阵列权值，计算所述第三种群中每个接收个体的基因的出现接收阵元概率；设定随机判断数；根据所述随机判断数和所述第三种群中每个发射个体的基因的出现发射阵元概率，更新第三种群中每个发射个体的基因得到第四种群中每个发射个体；其中，针对所述第三种群中每个发射个体的基因，其对应更新过程包括：判断该发射个体的基因的出现发射阵元概率是否大于所述随机判断数，若是，则将该发射个体的基因的位置置为1表征存在发射阵元，若不是，则将该发射个体的基因的位置置为0表征不存在发射阵元；根据所述随机判断数和所述第三种群中每个接收个体的基因的出现接收阵元概率，更新第三种群中每个接收个体的基因得到第四种群中每个接收个体；其中，针对所述第三种群中每个接收个体的基因，其对应更新过程包括：判断该接收个体的基因的出现接收阵元概率是否大于所述随机判断数，若是，则将该接收个体的基因的位置置为1表征存在接收阵元，若不是，则将该接收个体的基因的位置置为0表征不存在接收阵元；根据所述发射阵列权值、所述接收阵列权值，对所述第四种群基于阵元数目不变原则进行更新得到第五种群，包括：根据所述发射阵列权值，计算所述第三种群中每个发射个体的基因的不出现发射阵元概率；根据所述接收阵列权值，计算所述第三种群中每个接收个体的基因的不出现接收阵元概率；根据所述出现发射阵元概率对所述第三种群中每个发射个体的基因进行降序排列，得到所述第三种群中每个发射个体的出现发射阵元排序结果；根据所述不出现发射阵元概率对所述第三种群中每个发射个体的基因进行降序排列，得到所述第三种群中每个发射个体的不出现发射阵元排序结果；根据所述出现接收阵元概率对所述第三种群中每个接收个体的基因进行降序排列，得到所述第三种群中每个接收个体的出现接收阵元排序结果；根据所述不出现接收阵元概率对所述第三种群中每个接收个体的基因进行降序排列，得到所述第三种群中每个接收个体的不出现接收阵元排序结果；针对所述第四种群中每个发射个体，基于阵元数目不变原则进行更新的过程包括：统计该发射个体的出现发射阵元个数，判断出现发射阵元个数与预设发射阵元数的大小，若出现发射阵元个数等于预设发射阵元数，则将该发射个体作为第五种群中发射个体，若出现发射阵元个数小于预设发射阵元数，则根据该发射个体的出现发射阵元排序结果更新该发射个体，若出现发射阵元个数大于预设发射阵元数，则根据该发射个体的不出现发射阵元排序结果更新该发射个体；针对所述第四种群中每个接收个体，基于阵元数目不变原则进行更新的过程包括：统计该接收个体的出现接收阵元个数，判断出现接收阵元个数与预设接收阵元数的大小，若出现接收阵元个数等于预设接收阵元数，则将该接收个体作为第五种群中接收个体，若出现接收阵元个数小于预设接收阵元数，则根据该接收个体的出现接收阵元排序结果更新该接收个体，若出现接收阵元个数大于预设接收阵元数，则根据该接收个体的不出现接收阵元排序结果更新该接收个体；其中，更新的第四种群中每个发射个体和更新的第四种群中每个接收个体构成第五种群。 2.根据权利要求1所述的多策略优化的MIMO阵列设计方法，其特征在于，计算MIMO雷达的等效收发方向图公式表示为：F＝F1*F2；其中，F表示MIMO雷达的等效收发方向图，F1表示MIMO雷达发射端的等效发射方向图，F2表示MIMO雷达接收端的等效接收方向图， N表示扫描范围，j表示虚数单位，λ表示波长，d t 表示发射阵列孔径的大小，θ i 表示第i次扫描的扫描角，f t 表示初始种群中发射个体， d r 表示接收阵列孔径的大小，f r 表示初始种群中与f t 对应的接收个体；将所述等效收发方向图的峰值旁瓣作为适应度函数公式表示为：其中，f表示适应度函数，max(·)表示求最大值。 3.根据权利要求1所述的多策略优化的MIMO阵列设计方法，其特征在于，对所述第二种群进行交叉选择得到第三种群，包括：设定交叉概率，根据所述交叉概率对所述第二种群中发射个体的基因进行交叉处理，以及根据所述交叉概率对所述第二种群中接收个体的基因进行交叉处理；设定缓冲交叉规则，根据所述缓冲交叉规则对交叉前发射个体的基因和交叉后发射个体的基因进行选择性保留，以及根据所述缓冲交叉规则对交叉前接收个体的基因和交叉后接收个体的基因进行选择性保留；其中，针对所述第二种群中发射个体的每个基因，其对应选择性保留过程，包括：判断该发射个体的基因是否满足缓冲交叉规则，若满足，则保留交叉后发射个体的基因，若不满足，则保留交叉前发射个体的基因；针对所述第二种群中接收个体的每个基因，其对应选择性保留过程，包括：判断该接收个体的基因是否满足缓冲交叉规则，若满足，则保留交叉后接收个体的基因，若不满足，则保留交叉前接收个体的基因。 4.根据权利要求1所述的多策略优化的MIMO阵列设计方法，其特征在于，根据该发射个体的出现发射阵元排序结果更新该发射个体，包括：从该发射个体的出现发射阵元排序结果的最高位开始，逐个比较该发射个体的出现发射阵元排序结果和该发射个体对应基因，当比较结果为不相同时，将该基因的位置置为1作为补充发射阵元不足的基因，并重新统计该发射个体的出现发射阵元个数，若重新统计的出现发射阵元个数等于预设发射阵元数，则停止比较，若重新统计的出现发射阵元个数小于预设发射阵元数，则返回逐个比较该发射个体的出现发射阵元排序结果和该发射个体对应基因的步骤，直至重新统计的出现发射阵元个数等于预设发射阵元数；对应的，根据该发射个体的不出现发射阵元排序结果更新该发射个体，包括：从该发射个体的不出现发射阵元排序结果的最高位开始，逐个比较该发射个体的不出现发射阵元排序结果和该发射个体对应基因，当比较结果为不相同时，将该基因的位置置为0作为剔除多余发射阵元的基因，并重新统计该发射个体的出现发射阵元个数，若重新统计的出现发射阵元个数等于预设发射阵元数，则停止比较，若重新统计的出现发射阵元个数大于预设发射阵元数，则返回逐个比较该发射个体的不出现发射阵元排序结果和该发射个体对应基因的步骤，直至重新统计的出现发射阵元个数等于预设发射阵元数。 5.根据权利要求1所述的多策略优化的MIMO阵列设计方法，其特征在于，根据该接收个体的出现接收阵元排序结果更新该接收个体，包括：从该接收个体的出现接收阵元排序结果的最高位开始，逐个比较该接收个体的出现接收阵元排序结果和该接收个体对应基因，当比较结果为不相同时，将该基因的位置置为1作为补充接收阵元不足的基因，并重新统计该接收个体的出现接收阵元个数，若重新统计的出现接收阵元个数等于预设接收阵元数，则停止比较，若重新统计的出现接收阵元个数小于预设接收阵元数，则返回逐个比较该接收个体的出现接收阵元排序结果和该接收个体对应基因的步骤，直至重新统计的出现接收阵元个数等于预设接收阵元数；对应的，根据该接收个体的不出现接收阵元排序结果更新该接收个体，包括：从该接收个体的不出现接收阵元排序结果的最高位开始，逐个比较该接收个体的不出现接收阵元排序结果和该接收个体对应基因，当比较结果为不相同时，将该基因的位置置为0作为剔除多余接收阵元的基因，并重新统计该接收个体的出现接收阵元个数，若重新统计的出现接收阵元个数等于预设接收阵元数，则停止比较，若重新统计的出现接收阵元个数大于预设接收阵元数，则返回逐个比较该接收个体的不出现接收阵元排序结果和该接收个体对应基因的步骤，直至重新统计的出现接收阵元个数等于预设接收阵元数。 6.根据权利要求1所述的多策略优化的MIMO阵列设计方法，其特征在于，在计算所述第五种群的局部最优适应度值之后，还包括：判断当前迭代的局部最优适应度值是否等于上一次迭代的局部最优适应度值：若是，则检测变量值加1，将所述第五种群作为新的初始种群，返回计算MIMO雷达的等效收发方向图，将所述等效收发方向图的峰值旁瓣作为适应度函数步骤，直至满足最大检测次数，将当前迭代的局部最优适应度值对应的个体保留，其他个体恢复为最开始的初始种群中个体，以更新第五种群得到第六种群，将所述第六种群作为新的初始种群，返回计算MIMO雷达的等效收发方向图，将所述等效收发方向图的峰值旁瓣作为适应度函数步骤，直至满足最大迭代次数，得到该初始种群的局部最优适应度值；若不是，则将检测变量值置0，将所述第五种群作为新的初始种群，返回计算MIMO雷达的等效收发方向图，将所述等效收发方向图的峰值旁瓣作为适应度函数步骤，直至满足最大迭代次数，得到该初始种群的局部最优适应度值。