[发明专利]一种自适应雷达海杂波预报系统及方法

权利要求书

1.一种自适应雷达海杂波预报系统，包括雷达、数据库以及上位机，雷达、数据库和上位机依次相连，其特征在于：所述雷达对所检测海域进行照射，并将雷达海杂波数据储存到所述的数据库，所述的上位机包括：

数据预处理模块，用以进行雷达海杂波数据预处理，采用如下过程完成：

1)从数据库中采集N个雷达海杂波回波信号幅值x_i作为训练样本，i＝1，...，N；

2)对训练样本进行归一化处理，得到归一化幅值

x‾i=xi-minxmaxx-minx]]>

其中，minx表示训练样本中的最小值，maxx表示训练样本中的最大值；

3)将归一化后的训练样本重构，分别得到输入矩阵X和对应的输出矩阵Y：

X=x‾1x‾2Lx‾Dx‾2x‾3Lx‾D+1MMOMx‾N-Dx‾N-D+1Lx‾N-1]]>

Y=x‾D+1x‾D+2Mx‾N]]>

其中，D表示重构维数，D为自然数，且D＜N，D的取值范围为50-70；

鲁棒预报模型建模模块，用以建立预报模型，采用如下过程完成：

将得到的X、Y代入如下线性方程：

01vT1vK+Vγb*α*=0Y]]>

其中Vγ=diag{1γv1,K,1γvM}]]>

权重因子v_i由下式计算：

其中是误差变量ξ_i标准差的估计，c₁，c₂为常量；

求解得待估计函数f(x)：

f(x)=Σi=1Mαi*exp(-||x-xi||/θ2)+b*]]>

其中，M是支持向量的数目，1_v＝[1，...，1]^T，K＝exp(-||x_i-x_j||/θ²)，上标T表示矩阵的转置，是拉格朗日乘子，其中，i＝1，...，M，j＝1，…，M，b^*是偏置量，和exp(-||x-x_i||/θ²)均为支持向量机的核函数，x_j为第j个雷达海杂波回波信号幅值，θ是核参数，x表示输入变量，γ是惩罚系数；

自适应群智寻优模块，用以采用自适应粒子群算法对预报模型的核参数θ和惩罚系数γ进行优化，采用如下过程完成：

5.1)随机产生初始粒子群速度和位置；

5.2)计算种群多样性指数D(t)：

D(t)=F(Gbest(t))1mΣi=1mF(ri(t))]]>

其中，Gbest(t)是整个粒子群在第t次迭代时到达过的全局最优解，F(Gbest(t))表示Gbest(t)对应的适应度值，m是粒子群规模，r_i(t)是第i个粒子在第t次迭代时的位置，F(r_i(t))表示r_i(t)对应的适应度值；

5.3)更新学习速率参数μ(t)：

μ(t)=1-11+e-12(D(t)-0.5)]]>

5.4)更新粒子的速度和位置，产生新的群体；

i＝1，2，…，p；k＝1，2

r_ik(t+1)＝r_ik(t)+v_ik(t+1)

其中，α₁是个体加速度参数，α₂是全局加速度参数，和是0-1之间的随机数，t为迭代次数，p为粒子群规模；v_ik(t+1)是第i个粒子的第k个分量在第t+1次迭代的速度，v_ik(t)是第i个粒子的第k个分量在第t次迭代的速度，r_ik(t+1)是第i个粒子的第k个分量在第t+1次迭代的位置，r_ik(t)是第i个粒子的第k个分量在第t次迭代的位置，Lbest_ik是第i个粒子的第k个分量到达过的最优解，k＝1，2分别对应于核参数θ和惩罚系数γ；

5.5)判断是否符合算法终止条件，若符合，输出全局最优粒子及其代表的最优解，并结束迭代；否则返回5.2)继续迭代；

其中，粒子群规模为50-100，个体加速度参数为0.5，全局加速度参数为0.35，个体适应度选择模型的泛化均方根误差，终止条件为连续五次迭代全局最优解不变；

海杂波预报模块，用以进行海杂波预测，采用如下过程完成：

1)在采样时刻t采集D个海杂波回波信号幅值得到TX＝[x_t-D+1，K，x_t]，x_t-D+1表示第t-D+1采样时刻的海杂波回波信号幅值，x_t表示第t采样时刻的海杂波回波信号幅值；

2)进行归一化处理；

TX‾=TX-minxmaxx-minx]]>

3)代入鲁棒预报模型建模模块得到的待估计函数f(x)计算得到采样时刻(t+1)的海杂波预报值。