量子進(jìn)化膜計(jì)算在輻射源信號(hào)分析中的應(yīng)用.pdf

1、作為自然計(jì)算的新分支，膜計(jì)算(membrane computing)是從生命細(xì)胞以及由細(xì)胞組成的組織或器官的結(jié)構(gòu)和功能中抽象出的計(jì)算模型，是具有分布式、極大并行性和非確定性的理想計(jì)算模型。理論上，許多簡(jiǎn)單的膜計(jì)算模型具有與圖靈機(jī)同等的計(jì)算能力，甚至還有超越圖靈機(jī)局限性的可能。然而，與理論研究相比，膜計(jì)算的應(yīng)用研究尚處于初步階段，正期待有突破性的進(jìn)展和重要的應(yīng)用領(lǐng)域拓展。因此，本文研究膜計(jì)算優(yōu)化方法及其在輻射源信號(hào)分析中的應(yīng)用，拓展膜計(jì)算

2、的應(yīng)用領(lǐng)域。論文的主要工作及研究成果如下：
　　 1.介紹時(shí)頻原子分解算法的基本理論，并對(duì)線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達(dá)輻射源信號(hào)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分析時(shí)頻原子分解算法的優(yōu)、缺點(diǎn)。針對(duì)時(shí)頻原子分解算法計(jì)算量過(guò)大的問(wèn)題，引入進(jìn)化計(jì)算，給出基于量子進(jìn)化算法(QIEA)的時(shí)頻原子分解方法，分析輻射源信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于量子進(jìn)化算法的時(shí)頻原子分解方法能有效降低時(shí)頻原子分解算法的計(jì)算復(fù)雜度，提高信號(hào)處理效率。
　　 2.研究膜計(jì)算的基本理論

3、，并在熟悉現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外膜計(jì)算優(yōu)化方法及其應(yīng)用領(lǐng)域的基礎(chǔ)上，將基于P系統(tǒng)的量子進(jìn)化算法(QEPS)用于分析輻射源信號(hào)，拓展膜計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域。QEPS結(jié)合QIEA和膜計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)，采用P系統(tǒng)的單層膜結(jié)構(gòu)，在各基本膜內(nèi)采用量子進(jìn)化算法進(jìn)行尋優(yōu)，實(shí)現(xiàn)種群的進(jìn)化，然后采用P系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)則和通信規(guī)則，實(shí)現(xiàn)各膜之間的信息交流。對(duì)信噪比為10dB的雷達(dá)輻射源信號(hào)的仿真結(jié)果表明，QEPS能有效地提取出表征信號(hào)特征的時(shí)頻原子，降低時(shí)頻原子分解算法的計(jì)算復(fù)雜度，

4、其性能優(yōu)于貪心算法(GrA)和QIEA。
　　 3.針對(duì)QEPS在搜索匹配信號(hào)的最佳原子時(shí)易陷入局部極值的問(wèn)題，提出改進(jìn)的基于P系統(tǒng)的量子進(jìn)化算法(MQEPS)，即在QEPS基礎(chǔ)上，引入禁忌搜索算法，對(duì)表層膜中的最優(yōu)解進(jìn)行禁忌操作。對(duì)55個(gè)可滿足性問(wèn)題和16種雷達(dá)輻射源信號(hào)的仿真結(jié)果表明，MQEPS能有效地提取出信號(hào)的時(shí)頻原子特征，獲得比GrA、QIEA和QEPS更好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　 4.為提高量子進(jìn)化膜計(jì)算優(yōu)化方法搜

5、索原子時(shí)的速度，結(jié)合實(shí)觀測(cè)量子進(jìn)化算法和活性膜，提出基于P系統(tǒng)的實(shí)觀測(cè)量子進(jìn)化算法(RQEPS)。RQEPS采用膜融合和膜分裂的動(dòng)態(tài)膜結(jié)構(gòu)，在各基本膜內(nèi)采用實(shí)觀測(cè)量子進(jìn)化算法進(jìn)行尋優(yōu)，增強(qiáng)個(gè)體之間的信息交流和降低算法的計(jì)算復(fù)雜度。對(duì)長(zhǎng)度為256點(diǎn)和15642點(diǎn)的雷達(dá)輻射源信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻原子分析，結(jié)果表明，RQEPS的收斂速度快，尋優(yōu)能力強(qiáng)，能快速有效地在過(guò)完備的時(shí)頻原子庫(kù)中搜索到表征信號(hào)特征的最佳原子，降低算法的計(jì)算復(fù)雜度，提高信號(hào)處理效