一种新的低旁瓣LFM噪声雷达波形设计方法

针对LFM噪声雷达波形旁瓣功率水平高的问题,该文将低旁瓣波形设计方法和LFM噪声雷达波形设计方法相结合,提出一种新的低旁瓣LFM噪声雷达波形设计方法。该方法首先建立低旁瓣LFM噪声雷达波形设计目标函数,将确定性二次相位和随机相位的组合关系转化为优化问题的约束条件,然后通过该文提出的修正循环算法(MCAN)迭代求解,使得设计的恒模LFM噪声波形同时具有低旁瓣和高多普勒容忍性。最后,仿真结果表明该算法能够降低波形模糊函数的距离-多普勒2维旁瓣,对静止目标和运动目标均能够起到较好的效果,且保证了波形的低截获概率性能。

超声线性调频信号脉冲压缩的旁瓣特性研究

在超声成像中,峰值旁瓣过高形成伪像,影响超声成像质量。针对超声换能器的特性,研究线性调频信号激励超声换能器后的带宽、扫描时间与脉冲压缩峰值旁瓣水平相关性,设计相应的调制/滤波方案抑制超声成像峰值旁瓣水平。理论分析和实验结果表明,线性调频信号激励换能器脉冲压缩后的峰值旁瓣水平分别随着线性调频信号带宽和扫描时间的增加而降低,通过比对分析理论与实验的差值,得到误差函数erf(B)、erf(T);与tukey窗函数和Dolph-Chebyshev窗函数调制/滤波方案相比,kaiser窗函数调制/滤波方案更好地解决了脉冲压缩分辨率和峰值旁瓣水平的折衷问题,为最佳调制/滤波方案。

基于主瓣保形的低旁瓣MIMO雷达发射方向图优化设计方法

当发射天线的个数和结构固定且发射方向图所需要的3d B主瓣宽度较宽时,绝大多数的发射方向图优化设计方法综合得到的发射方向图都会产生主瓣分裂的现象。针对于此,本文提出一种基于主瓣保形的低旁瓣MIMO雷达发射方向图设计方法。该方法通过约束主波束区域内任意两点之间的线段总是在主波束区域的内部来有效地避免主瓣分裂现象,以及利用一个对角线元素全为0的更新矩阵更新发射波形协方差矩阵的非对角线元素来有效地降低发射方向图的旁瓣水平,并构造优化模型来同时对发射波形协方差矩阵和更新矩阵进行优化设计。仿真结果表明,利用本文所提方法综合得到的发射方向图不但具有期望的主瓣形状,而且具有较低的旁瓣水平。

一种改进粒子群算法的立体阵列优化方法

利用传统粒子群算法对立体阵列所有臂的阵元分布形式同时进行优化时,不仅耗时,而且易于收敛到局部解。为了解决这个问题,提出了一种改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)。改进算法采用并行计算思想,同时初始化多个粒子群,每个粒子通过优化一个臂(优化臂)的阵元参数达到"降维"的目的,使用线性递减惯性权重,对多个粒子群同时进行预优化,获得中间解。利用中间解构建一个"升维"的新粒子,使用最小惯性权重对新粒子继续优化,满足停止条件后输出。通过对5臂星形立体阵列进行优化设计,发现改进算法不仅耗时短,而且能够得到更优的结果,最后通过6个仿真实验讨论了所设计的阵列的指向特性。

改进自适应遗传算法的平面传声器阵列优化

针对传声器位置的离散性和遗传算法二进制的编码特点,本文提出改进的自适应遗传算法,对自适应交叉概率和变异概率作了重新设计,并将本文改进自适应遗传算法和传统标准遗传算法以及文献中提到的改进自适应遗传算法进行了比较,发现本文方法能够快速得到更优的结果。此外,本文提出了随频率变化的主瓣宽度和旁瓣水平折中的适应度函数R3,通过与适应度函数R1和R2的仿真结果对比,发现适应度函数R3能够有效地平衡阵列主瓣宽度和旁瓣水平。最后,本文设计了5臂均匀圆阵和5臂螺旋阵,并与本文随机阵进行仿真实验对比,进一步验证本文方法的有效性和可行性。

基于新循环算法的多相编码波形优化

针对多相编码存在旁瓣峰值过高,会造成弱目标检测丢失的问题,提出了基于新循环算法(CAN,Cyclic algorithm-new)的多相编码波形优化方法。该方法以积累旁瓣水平与品质因数作为波形峰值旁瓣的衡量指标,将峰值旁瓣水平的最小化等价为一个频域最小化问题,进而转化为一个二次函数的最小化问题。数值仿真表明,采用CAN方法能有效降低多相编码信号的旁瓣峰值与积累旁瓣水平,提高多相编码信号的品质因数以及微弱目标的分辨能力。

基于代理模型的麦克风相位阵列设计技术研究

气动声学风洞试验过程中,针对目标声源特性进行麦克风相位阵列改进时,为保证风洞试验效率,必须在较短的时间内完成阵列优化设计工作。为满足这一试验需求,最大限度提升麦克风相位阵列设计效率,引入了基于Kriging代理模型的优化设计方法。采用基于点扩散函数的计算程序进行阵列性能分析,获取阵列最大旁瓣水平和分辨率。通过对样本点响应值进行计算,建立Kriging代理模型,进而以计算速度极高的Kriging代理模型作为阵列性能分析方法开展优化搜索,避免了大量调用阵列性能计算程序导致计算耗时过高的问题,显著提升了麦克风相位阵列设计效率。该阵列设计方法能够有效改善麦克风阵列的测量性能,满足声学风洞试验的特殊应用需求。

Optimal array factor radiation pattern synthesis for linear antenna array using cat swarm optimization： validation by an electromagnetic simulator

本研究进行了微带贴片天线线性阵列的优化设计。通过猫群算法(Cat swarm optimization,CSO)优化天线阵列辐射方向图的各控制参数。通过优化每个单元的激励电流权重和阵元间隙获得各向同性天线单元阵列的最佳辐射方向图。以12、16和20单元的天线阵列为例,运用MATLAB进行阵列优化设计,采用CST-MWS对设计结果进行仿真验证。由仿真结果可见,CSO能给出微带贴片天线线性阵列的最优设计。