模拟退火粒子群算法的同心圆阵稀疏优化设计

提出一种基于模拟退火粒子群算法(SAPSO)的同心圆阵稀疏优化方法,该方法以同心圆阵阵元位置为优化参量,以第一零点波束宽度和峰值旁瓣电平为优化目标,结合了模拟退火算法和粒子群算法的优点,提高了算法的收敛速度,具有摆脱局部最优的能力。仿真结果表明,相比于目前常用的4种优化算法,相同迭代次数下,该方法收敛迭代次数最小,且在约束同心圆阵第一零点波束宽度的同时得到的稀疏同心圆阵具有最低的峰值旁瓣电平。

基于差集与遗传算法的同心圆阵稀疏优化方法

同心圆阵天线具有结构简单、波束旋转对称、旁瓣电平低等特点,但是阵列阵元数较多,系统实现的代价大。文中提出了一种非均匀稀疏同心圆阵的设计方法。基于差集的阵列稀疏优化方法具有解析性,运算量小,旁瓣电平低等优点。首先利用循环差集方法获得阵列初始的稀疏优化结构,并进一步将差集产生的解集作为遗传算法的初始值,通过差集与遗传算法相结合进一步优化阵列结构。仿真结果表明:该方法在保持较大稀疏率的同时获得了较理想的旁瓣电平。

0-1规划的稀布同心圆阵方法研究

提出了一种基于0-1规划的稀布同心圆阵设计方法.将差分进化算法应用于0-1规划中,截取通过同心圆阵面主波束的多个切面,以切面内远场辐射方向图的副瓣电平、波束宽度和阵列单元数量为目标,降低相控阵成本.文中对一个9环和一个10环同心圆阵进行了仿真计算分析,证实了方法的有效性.使用该方法计算后,9环同心圆阵单元数量由原来的279个减少为161个,副瓣电平由原来的-17.4 dB降低为-20.8 dB,半功率波束宽度增大了0.22°.10环同心圆阵单元数量由原来的341个减少为190个,副瓣电平由原来的-17.4 dB降低为-23.9 dB,半功率波束宽度增大了0.79°.

基于同心圆阵的频控阵波束形成

不同于传统的相控阵,频控阵可以形成具有距离和角度依赖性的发射波束,近年来受到广泛的关注和研究。但是关于频控阵的研究主要集中在均匀线阵和均匀矩形阵上。基于均匀线阵的频控阵其发射波束存在距离和角度耦合问题,现存的解耦合的方法都是使用非线性频偏来解决耦合问题,但是非线性频偏不利于工程的实现。均匀圆阵因其结构的特殊性,可以实现360°的水平角的扫描,以及二维的DOA估计,也因其结构的特殊性,使得发射波束不存在像线阵那样距离和角度耦合的问题。因此本文提出基于同心圆阵的频控阵波束形成方法,利用同心圆结构阵列,实现频控阵的波束在目标点处聚焦。相比于其他解耦合方法,该方法使用线性频偏就可以在目标点处实现波束聚焦且具有良好性能。仿真结果表明,本文提出的方法可有效实现波束在特定时刻在目标点处进行聚焦,且具有较窄的波束宽度。

稀疏同心圆阵旁瓣电平优化设计

稀疏优化后的同心圆阵的旁瓣电平虽然相比于满阵有所降低,但还是很高。为了获得具有更低旁瓣电平的同心圆阵,本文采用锥型波束形成技术,对利用模拟退火粒子群算法得到的稀疏同心圆阵加窗,优化阵列馈电电流的激励振幅。利用改进的三角窗、汉宁窗和布莱克曼窗三种窗函数对稀疏同心圆阵进行优化。仿真结果表明,加窗后,稀疏同心圆阵的旁瓣电平都有明显降低,采用布莱克曼窗得到的阵列的最大旁瓣电平最小,汉宁窗的次之,三角窗的最大。

共享孔径同心圆阵稀疏交错优化布阵方法

同心圆阵列天线具有波束对称、360°方位角扫描、抗干扰能力强等优点,被广泛应用于星载、机载、舰载雷达及飞机声呐等领域。在天线孔径有限的情况下,如何进一步提高同心圆阵的孔径利用率,通过孔径的空分复用,设计出子阵稀疏交错分布的多功能同心圆阵列天线,具有较大的研究价值。利用均匀同心圆阵列天线激励与方向图函数存在二维傅里叶-贝塞尔变换关系,基于二维三次插值和密度加权,提出了一种同心圆阵稀疏交错优化布阵的方法。该方法通过对均匀同心圆阵列天线方向图采样值的频谱能量进行分析,采用三次插值的方法,实现了同心圆天线阵列方向图函数到同心圆阵元激励能量的映射转换;基于密度加权的原理,对排序后归一化阵元激励的奇偶交错选取,使得稀疏交错子阵方向图频谱能量均分匹配,实现了同心圆阵的稀疏交错优化布阵设计。仿真结果表明,该方法得到的交错子阵天线具有峰值旁瓣电平低、主瓣宽度窄且方向图性能近似程度高的优点,有效解决了同心圆阵列天线稀疏交错优化布阵的设计难题,实现了两子阵交错的共享孔径多功能同心圆阵列天线设计。

基于同心圆环的大间距子阵级阵列栅瓣抑制

适当增加单元间距和应用子阵级阵列有利于降低相控阵的设计成本,但是阵列的稀疏会带来不期望的栅瓣.为解决该问题,设计了一种无栅瓣阵列:子阵在平面内旋转,围绕阵列中心呈同心圆环分布.为保证子阵之间不会交叠,对圆环半径范围进行了分析.利用一种改进的穷举算法,对每一层圆环上的子阵个数以及圆环半径进行了计算机仿真优化.结果表明,以4×4子阵共1 024个单元为例,所提方法可抑制峰值旁瓣电平约-17.48dB.

综合孔径辐射计同心圆形阵排列优化

使用微粒群优化算法(PSO),对干涉式综合孔径微波辐射计(SAIR)系统中带有多个圆环的同心圆形阵(CCA)进行优化处理,以获得在视场范围内较低的峰值旁瓣电平(PSLL)。优化结果显示,在同样的系统空间分辨率条件下,优化后的CCA比未优化的仅有一个圆环的CCA具有更低的PSLL和更少的天线个数。基于上述理论,给出了一个简单的2环CCA优化设计和相关仿真来进行说明。

基于粒子群优化的宽带同心圆环阵型优化方法

同心圆环传声器阵列广泛应用于声成像阵列系统,能有效地抑制干扰并确定声源位置。在限定阵元数量、阵列最大孔径和最小阵元间距等条件下,提出了一种利用粒子群算法设计宽带低旁瓣同心圆环传声器阵列的方法。该方法通过构造一个反映宽带信号在扫描区域内旁瓣水平的适应度函数,以圆环半径和阵元偏转角作为联合优化参数,基于粒子群优化算法实现了阵型的快速优化求解。仿真实验表明,该方法获得的优化阵型在扫描范围内的整体旁瓣水平低于以最高旁瓣级为适应度函数得到的最优阵型,也低于仅优化圆环半径获得的最优阵型,这说明了该优化方法的可行性和有效性。

改进的引力搜索算法及在面阵综合中的应用

针对引力搜索算法在迭代过程中粒子惯性质量的累积效应造成的引力中和对优化性能的影响问题,提出了一种改进算法:自适应引力搜索算法。设计了一种随迭代次数自适应调整的衰减因子,提高了迭代后期算法的开采能力;在速度的计算过程中加入精英粒子,增强了粒子的记忆能力,算法的探索能力得以提高。将改进算法用于均匀同心圆环阵中,和文献中的算法相比,自适应引力搜索算法优化的主瓣宽度窄了6.7°、旁瓣电平分别低了5.1 dB和1.8 dB,更接近期望的方向图;平均收敛曲线的结果中,在迭代次数为2000时,算法的适应度值提高了30%,收敛速度更快,优化精度更高;稀布同心圆环阵列也具有同样的优化效果,证明了所提改进算法在解决面阵方向图综合时的有效性。

高精度单脉冲角度跟踪新方法

在雷达、通信、测控等领域的角度跟踪中,基于相控阵天线的幅度和差单脉冲测角技术是主要方法,但存在以下测角误差来源:一是低SNR导致的信号幅度估计误差,二是改变波束指向导致的方向图畸变误差。针对上述误差来源,采用信号循环位移自相关,用于估计信号幅度,减小带内噪声对信号的影响;进一步利用同心圆环阵在结构上的对称性,减小改变波束指向导致的方向图变形。介绍了新算法的实施步骤,分析了运算复杂度。仿真结果表明,本文方法能够有效地提高测角精度。