(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111364883.0 (22)申请日 2021.11.17 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 孙超　张少东　谢磊　 (74)专利代理 机构 西北工业大 学专利中心 61204 代理人 王鲜凯 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/12(2006.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/06(2020.01) G06F 119/10(2020.01) (54)发明名称 基于遗传算法的不确定参数聚焦匹配场声 源功率估计方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于遗传算法的不确定参 数聚焦匹配场声源功率估计方法， 将扫描范围扩 展到包含环境参数和声源位置在内的所有不确 定参数， 使用备选信道传递函数和接收信号频域 快拍的夹角余弦值作为目标函数， 结合遗传算法 对目标函数寻优， 使用遗传算法输出的信道传递 函数估计声源功率。 FMFPE方法可以减小信道传 递函数估计值与理想值的夹角， 增强信道传递函 数估计值与理想值的相关性， 从而提升声源功率 估计方法的环 境失配稳健性。 本发 明的基本原理 和实施方案经过了计算机数值仿真的验证， 其结 果表明： FMFPE方法有效减小了不同频率的声源 功率估计误差； 声源在不同位置处时， 使用FM FPE 方法也可以获得更精确的功率估计结果。 权利要求书2页 说明书9页 附图7页 CN 114065630 A 2022.02.18 CN 114065630 A 1.一种基于遗传算法的不确定参数聚焦匹配场声源功率估计方法， 其特征在于步骤如 下： 步骤1： 对均匀垂直线列阵采集信号进行 FFT处理， 得到接收信号频域模型： X＝Ha+N 式中， X为接收信号频域快拍， H为理想信道传递 函数， N为环境噪声， 噪声功率 为 步骤2： 构造目标函数 其中： Hi为第i个网格点对应的备选信道传递 函数； 步骤3、 采用遗传算法进行搜素目标函数的最大值 ΗGA： 具体搜索过程如下： 第一步： 初始化， 包括设置交叉概率Pc和变异概率Pm， 产生初代种群和设置循环终止条 件； 交叉概率Pc选取范围为0.40～0.9 9； 变异概 率Pm选取范围为0.0 01～0.1； 初始化种群： 采用二进制编码对不确定参数变化范围划分网格； 每个不确定参数由K位 二进制数表示， 则每个不确定参数变化范围均被划分成2K‑1个网格， 二进制数与不确定参 数值Q的对应关系为： 式中， LB为不确定参数变化范围的下界， UB为不确定参数变化范围的上界， u为二进制 数对应的十进制数； 考虑J个不确定参数， 则共有2KJ个网格点， 每个网格点对应的不确定参 数组用J×K位二进制数表 示； 随机选取Pop个网格点， 对应Pop组不确定参数， 将一组不确定 参数代入声场软件得到的备选信道传递 函数Hi即为一个“个体”， Pop个个体构成初始种群； 设置循环终止条件： 设置遗传代数计数器n＝0， 选择确定的遗传世代数Gen作为迭代终 止条件， 遗传算法搜索过程需要计算的网格点个数为： Num＝Pop ×Gen 第二步： 个体评价， 遗传算法的个 体适应度由目标函数 计算得到； 第三步： 种群进化 选择过程： 采用轮 盘赌和精英 选择两种方法完成 “优胜劣汰 ”的选择过程； 交叉过程： 将选择过程得到的 “子代”个体随机分配， 每两个个体分为一组， 依次对每一 组个体执行如下判断： 在0～1范围内产生一个随机数ε1， 若ε1＜Pc， 则对该组个体执行交叉 操作， 否则不对 该组个体执行 交叉操作； 交叉过程采用单点交叉， 在区间[1,J ×K)内随机产 生一点作为交叉点， 交叉点将每个个体的二进制串分为两段， 将其中一段二进制串交换生 成新的二进制串， 交叉 过程完成； 变异过程： 依次对每一个个体执行如下判断： 在0～1范围内产生一个 随机数ε2， 若ε2＜ Pm， 则对该个体执行变异操作， 否则不对该个体执行变异操作； 变异过程采用单点变异， 在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114065630 A 2区间[1,J ×K]内随机产生 一点作为变异点， 将变异点的二进制数反转完成变异过程； 第四步： 循环终止判断， 当n＞Gen时终止迭代， 输出迭代终止时适应度最大的个体； 否 则， 令n＝n+1， 并返回第二 步； 取信道传递函数理想值H与接收信号频域快拍的夹角余弦值的绝对值作为参考值进行 对比， 参考值REF的表达式为： 经过多次迭代， 遗传算法的适应度最大值并接 近参考值REF； 将遗传算法终止迭代时适应度最大的个 体对应的信道传递 函数记为 ΗGA； 步骤4： FMFPE方法得到的声源功率估计值 为： 2.根据权利要求1所述基于遗传算法的不确定参数聚焦匹配场声源功率估计方法， 其 特征在于： 所述轮 盘赌选择即为从 “父代”个体中随机 选择Pop个 个体。 3.根据权利要求1所述基于遗传算法的不确定参数聚焦匹配场声源功率估计方法， 其 特征在于： 所述精英选择即为 “父代”的最优个体直接保留下来， 轮盘赌选择只产生Pop ‑1个 “子代”个体。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114065630 A 3