一种求解二阶锥规划问题的新算法

为了提高求解二阶锥规划问题的效率,提出一种新的求解二阶锥规划问题的非单调信赖域算法.基于Fischer-Burmeister光滑函数,对二阶锥规划问题的最优性条件进行转化,得到与其等价的无约束优化问题的非线性可微的光滑方程组,构造信赖域子问题,利用非单调信赖域算法求解.算法在求解信赖域子问题时,提出了一个新的自适应选取信赖域半径机制,搜索到全局最优解.数值实验结果表明,该算法运行速度快、迭代次数少,比内点算法和不可行内点算法优越.     

多用户双向AF MIMO中继系统的联合预编码算法

近年,双向放大转发(amplify-and-forward, AF)多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)中继系统中的预编码设计吸引了越来越多研究学者的兴趣。然而,在实际MIMO中继通信系统中,针对双向传输下的系统,对多用户模型进行的研究较少。由此,针对多用户双向AF MIMO中继系统模型,提出了一种联合预编码算法。采用在所有节点功率限制下,以最小和均方误差(minimun sum mean square error, MSMSE)设计准则去求解联合信源、中继和信宿端多用户的非凸优化问题,将最初的非凸优化问题转化成多个子优化问题,并利用半正定规划设计、平方约束二次规划设计以及二阶锥规划设计求解子优化问题。之后通过交替迭代方法进一步求解每个子凸优化问题局部优化值,达到优化所有节点矩阵变量的目的。所提算法较现有的算法,不仅在优化问题方面考虑更全面、更实用,而且实验仿真结果验证,提出的算法在系统和均方误差(sum mean-square-error, SMSE)性能、和速率以及误码率(bit-error rate, BER)上有均有改善。     

基于序列锥规划的MIMO雷达正交连续相位编码波形设计

提出了一种基于序列锥规划的多输入多输出雷达正交连续相位编码波形设计方法,以最小化发射信号的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平为目标函数,利用序列锥规划在每一个迭代点对其进行一阶泰勒近似,将原问题转化为一系列二阶锥规划子问题,以便采用原对偶内点算法进行有效求解;为了进一步提高算法的优化性能,对相位增量的门限进行线性变化约束。仿真表明,发射阵元个数和编码长度一定时,所提方法设计的正交波形性能明显优于现有方法,而且该方法能够对正交波形的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平分别进行定量控制,以便兼顾两者的性能指标,因而在波形设计时更具灵活性。     

一种求解对称锥互补问题的算法

提出了一种求解对称锥互补问题的信赖域算法.基于光滑函数,将对称锥互补问题转化为无约束优化问题,构造了信赖域子问题,利用结合非单调策略的信赖域算法进行求解,并证明了该算法具有全局收敛性.仿真实验结果表明,算法对求解对称锥互补问题是有效的.     

针对目标跟踪的分布式MIMO雷达资源分配算法

基于分布式多输入多输出雷达,针对目标跟踪精度的优化问题提出了一种联合资源优化分配算法。首先,推导了机动目标跟踪误差的贝叶斯克拉美罗下界(Bayesian Cramer Rao lower bound, BCRLB),由BCRLB可知其跟踪精度主要由信号发射功率、带宽和信号有效时宽决定。然后,以最小化目标的BCRLB为目标函数,建立了包含相应的3个资源变量的优化模型,分析可知该模型的求解是一个非凸问题的求解。所以采用循环最小化算法和凸松弛的方法将这个非凸的优化模型转化为凸优化模型进行求解。最后,仿真结果表明,利用所提出的资源分配算法能明显提高机动目标的跟踪精度。     

基于交替方向乘子法的单天线ADS-B信号分离

广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)系统是一种针对空中交通管理的监视系统。然而，由于ADS-B信号传输的随机性不可避免地导致多个ADS-B信号之间的重叠。传统的单天线Capon算法由于频率估计误差导致算法性能下降，针对以上问题提出了一种非频率估计的ADS-B信号分离算法。首先，基于矩阵重构，将单天线ADS-B信号分离问题重新表述成一个与Capon算法类似，但是约束条件完全不同的非凸优化问题。然后，针对该非凸优化问题，使用了交替方向乘子法求解了该非凸优化问题。仿真结果表明，当非重叠的数据的长度大于1μs时，提出的算法就能有效地分离出重叠的单天线ADS-B信号。此外，即使在Capon算法已知重叠信号的频率精确而所提算法未知的情况下，所提算法的性能也优于Capon算法。     

层次分析法中区间判断的凸锥模型

用全新凸锥模型讨论层次分析法中常规点判断以及区间判断的权重向量的特性与算法，并对它们给出统一的几何解释．本文提出的交锥与包络锥方法是估算区间判断下权重向量可行域的一种合理而又实用的算法     

关于凸模糊锥的定义

给出了凸模糊锥的两种定义方法.首先,应用模糊点与模糊集的邻属关系,给出了( β, α) 凸模糊锥的定义.得到了三种有意义的凸模糊锥,即(∈,∈) 凸模糊锥,(∈,∈∨q) 凸模糊锥和(∈,∈∨q) 凸模糊锥.其次,利用合意空间理论,给出了C 凸模糊锥的定义.证明了(∈,∈) 凸模糊锥是C 凸模糊锥,C 凸模糊锥是基于t 范上的凸模糊锥,并且C 凸模糊锥同构于由经典凸锥生成的C 凸模糊锥.     

非光滑两级优化问题的必要条件及其算法

利用集值分析、非光滑分析与优化理论,研究了两级优化问题的性质、结构,提出了处理这类问题的一个通用性结构化模型,并利用该模型导出了非凸非光滑条件下两级优化问题的微分包含型必要条件,最后给出了其求解的算法及算例．     

高自由度低互耦的广义二阶嵌套MIMO雷达DOA估计

针对传统二阶嵌套阵自由度低、互耦率高的问题, 提出高自由度、低互耦的广义二阶嵌套多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达阵列, 用于波达方向(direction of Arrival, DOA)估计。首先, 在传统二阶嵌套阵的收发两端分别引入互质扩展因子, 抑制阵元互耦的同时提升阵列的自由度; 其次, 推导了“和差联合阵列”结构下, 包括互质扩展因子、连续虚拟阵元数和总虚拟阵元数在内的自由度闭式解; 最后, 针对不同互质扩展因子造成的离散孔洞问题, 基于原子范数最小化理论, 在不连续点出填补虚拟阵元, 并建立恢复填补虚拟阵元等价接收信号的凸优化模型, 结合多重信号分类算法进行DOA估计。仿真实验验证了阵列结构的合理性和算法的有效性。     

基于二阶锥规划的峰值旁瓣抑制滤波器设计

针对相位编码信号的高旁瓣问题,提出一种基于二阶锥规化的峰值旁瓣抑制滤波器设计方法。将最大增益处理损失约束下的最小峰值旁瓣滤波器设计转化为二阶锥规化问题,采用内点法进行高效求解。与已有方法相比,所提方法可以兼顾峰值旁瓣、处理增益损失和滤波器长度三方面的指标,具有设计灵活、精度高和收敛性好的优点。最后仿真和实测数据结果验证了方法的有效性。     

基于IRS辅助多用户通信系统的信道容量优化

智能反射表面(intelligent reflecting surface,IRS)通过对无线传播环境的智能配置进而获得极好的信道容量增益。在IRS辅助多用户下行链路通信中,本文通过共同优化基站处受功率限制的预编码器和IRS处受单位模量约束的相移器来最大化信道容量。针对由此产生的非确定性多项式难问题,首先将其转换成等效问题,再利用交替优化算法来求解预编码矩阵和相移向量。当固定相移向量时,优化问题可转换为二阶锥规划问题后直接使用标准优化包获得最优预编码矩阵。当固定预编码矩阵时,单位模量约束是解决问题的难点,本文将其嵌入搜索空间之后提出黎曼信赖域(Riemannian trust-region, RTR)算法来求解。仿真结果表明,与现有方法相比,RTR算法不仅具有性能的提升,还有更快的收敛速度。     

基于TDOA/AOA混合的高精度室内可见光定位算法

为了提高室内三维空间的定位精度,提出了一种基于联合到达时间差与到达角度(time difference of arrival/angle of arrival,TDOA/AOA)信息的混合定位算法。由于构建的目标函数具有非凸性,采用传统定位算法在目标函数求解过程中会出现局部最优解的问题。因此,针对该问题,将目标函数转成二次约束二次规划问题,通过引入半定松弛(semi-definite relaxation,SDR)方法将目标函数转换为二阶锥规划(second order cone programming, SOCP)问题,寻找全局最优解。其次,针对SOCP无法对凸包外的目标进行有效定位的问题,在该算法的基础上引入了惩罚项,使松弛后的约束条件进一步逼近原始约束条件,解决了定位过程中的凸包问题。数值仿真结果表明:在10 m×10 m×3 m的三维定位空间内,选取40×40个测试点,平均定位误差为1.39 cm,可实现室内三维空间高精度定位。与传统的混合定位算法相比,均能够获得较高的定位精度。     

Extension of smoothing Newton algorithms to solve linear programming over symmetric cones

There recently has been much interest in studying some optimization problems over symmetric cones. This paper deals with linear programming over symmetric cones (SCLP). The objective here is to extend the Qi-Sun-Zhou’s smoothing Newton algorithm to solve SCLP, where characterization of symmetric cones using Jordan algebras forms the fundamental basis for our analysis. By using the theory of Euclidean Jordan algebras, the authors show that the algorithm is globally and locally quadratically convergent under suitable assumptions. The preliminary numerical results for solving the second-order cone programming are also reported.     

求解半向量双层规划问题的精确罚函数法

研究半向量双层规划问题的求解方法. 利用Benson’s方法及线性规划问题的对偶理论,将半向量双层规划问题转化为一个单层优化问题,同时提出了转化问题的偏静态条件定义. 基于此定义,构造了半向量双层规划的精确罚问题,得到了此类双层规划问题的最优性条件,并给出相应的求解方法. 最后通过一个数值例子表明了求解方法的可行性.     

THE SECOND-ORDER CONDITIONS OF NONDOMINATED SOLUTIONS FOR C~(1,?) GENERALIZED MULTIOBJECTIVE MATHEMATICAL PROGRAMMING

In this paper,the generalized Hessian matrix and the generalized second-order directional(?)erivative for C~(1,1)vector functions are defined.The extension of the vector second-order Taylorexpansion is derived.The second-order necessary and sufficient conditions for the local nondominatedsolutions associated with the given convex cone and polyhedral convex cone of the generalizedmultiobjective mathematical programming problem with C~(1,1)constrained functions are discussed.     

基于动态规划的装配线物料搬运节能调度方法

为有效提升混流装配线的生产效率与环境效益,提出了装配线多载量小车物料搬运节能调度方法.以最小化最大线边库存与总能耗为目标,建立了多目标混合整数规划模型.通过问题性质分析,将混合优化问题转为离散优化问题,降低了模型复杂度.针对动态规划算法维数灾问题,提出了基于剪枝规则的多目标规划算法:通过剪枝规则剪除被支配状态,缩减搜索空间以提高计算效率.其中,为满足动态规划的马尔可夫性,定义了新的状态表示方式.最后,仿真实验验证了所提出的调度方法的优越性与算法的有效性.     

基于PEV准则的I-UMOP问题求解方法

针对传统方法在求解不确定多目标规划问题过程中存在的不足,提出了该问题在新准则下的求解方法。首先,提出了求解方法的基本框架,并通过引入不确定变量之间的序关系定义了不确定多目标规划的帕累托有效解;其次,根据线性加权或理想点法将原问题转化为不确定单目标规划问题,再利用期望方差准则将不确定单目标规划问题转化为确定的单目标规划问题;再次,通过相关理论推导证明了在该准则下转化后的问题求得的最优解是原不确定问题的帕累托有效解;最后,设计了决策变量分别为连续型和离散型的数值算例对该方法的有效性加以说明,考虑算例的复杂度,分别采用遗传粒子群算法和二进制狼群算法进行了求解。