1.一种基于激光雷达的气溶胶粒径反演方法,其特征在于,包括:
S1.求解粒径分布的Fredholm第一类积分方程为:
,其中, 为入射光强,为透视光强,表示光程,
为球形颗粒直径, 为气体颗粒粒径分布函数, 为消光系数,和 分别为粒子直径分布的下限和上限,表示入射激光波长,为气溶胶粒子的复折射率;
S2.对于假设的 进行遗传编码,随机生成一组初始串,确定初始种群的数量M,每次循环分别产生一个随机数,用于对前一次得到的初始串进行操作,保留符合要求的串加入初始种群直到达到初始种群数量时结束;
S3.根据数学模型建立目标函数: ,其中n为多波长
激光雷达系统的波长数目的组合值, ,利用目标函数优化数学模型,优化决策变量为和 ,约束条件为a
S4.利用浮点数方法进行编码,随机生成一个0到1之间的浮点数作为基因值d;
S5.确定个体评价方法,将染色体串反编码转换成真实值,映射到变量取值空间,则基因值d对应的自变量实数为d*(b‑a)‑b;
S6.进行种群适应度评价计算,使适应度函数的值大于等于零,并且目标函数的极小值对应适应度函数的极大值,取适应度函数为Fit(f(x))=1/[1+c+f(x)],其中c=0,为目标函数最小界限的保守估计值, f(x)为解空间中某一点的目标函数值,对应S3所建立的目标函数,Fit(f(x))为对应个体的适应度函数值;
S7.设计遗传算子和确定遗传算法的运行参数;
S8.完成遗传算法第一代操作流程,再对新一代的个体作适应度评价,留下新一代和满足适应度要求的父代进入下一代,重复上述进化过程,搜索到粒径分布函数的全局最优值,进而得到对应粒径范围的概率,确定气溶胶粒子的粒径分布。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光雷达的气溶胶粒径反演方法,其特征在于,S7包括:S7.1.选择运算使用随机竞争选择算子,在随机竞争选择中,每次按轮盘赌选择机制选择一对个体,计算每个个体的适应度值与整个种群中个体适应度值的比例,令一对个体进行竞争,适应度高的被选中,如此反复,直到选满为止;
S7.2.交叉运算使用单点交叉算子,对个体进行两两配对,对每一对相互配对的个体,在个体编码串中随机设置一个交叉点,依照设定的交叉概率在该点相互交换两个配对个体的部分染色体,从而产生出两个新的个体;
S7.3.变异运算使用基本位变异算子,对个体的每一个基因座,以变异概率指定其为变异点,对每一个指定的变异点,用其他等位基因值来代替,从而产生出新一代的个体。