[發(fā)明專利]一種陣列天線波束賦形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510361848.1
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104901734B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 祁崢東;高國明;袁洪;簡玲
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: H04B7/0426
• 分類號: H04B7/0426;H01Q3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種陣列天線波束賦形方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一：將每個單元的幅相參數(shù)量化，確定冪數(shù)N，對線性陣列的每一個單元的電流幅度和相位幅值分別按照上下限進行等間隔分段，分段數(shù)量為2^N，取每個分段的中間值作為量化值，并對每一個量化后電流幅度和相位幅度分別度按1～2^N進行編號；假設(shè)QPSO算法的單元數(shù)為M，則初始種群數(shù)初值設(shè)定為2M，最大種群數(shù)設(shè)定10M，可產(chǎn)生的種子區(qū)間為[1，M/2]，解搜索空間為[1，2^N]；QPSO算法中的適應(yīng)度函數(shù)選擇為：

0.8×|MSLL-SLVL|+0.2|LL_MAX-NLVL|，

其中：MSLL為方向圖旁瓣最高值；SLVL為理想方向圖旁瓣最高值；NLVL為所有指定角處的模值；LL_MAX為理想方向圖的波紋的上下限；

步驟二：QPSO算法具體實施步驟如下：

(a)計算粒子的初始位置和速度，速度和位置利用公式

其中w為慣性因子，c₁和c₂為加速因子，r₁和r₂為[0,1]之間均勻分布的隨機數(shù)，pbest_ij為第i個微粒第j次迭代的結(jié)果，pbest_j為第i個微粒前j次迭代的最佳值，表示第k+1次迭代過程中微粒i第j次的速度，與分別表示第k與第k+1次迭代過程中，微粒i第j次的位置，微粒對應(yīng)陣元激勵，w的計算公式為：

其中w_max，w_min分別表示w的最大值和最小值，f表示粒子當(dāng)前的目標(biāo)函數(shù)值，f_avg和f_min分別表示當(dāng)前所有微粒的平均目標(biāo)值和最小目標(biāo)值；

(b)引入加權(quán)因子計算粒子的適應(yīng)度，對部分非優(yōu)勝粒子進行混沌擾動并得到新的位置；

其中cta為混沌搜索區(qū)域半徑，y_ij表示在以X_ij為中心，cta為混沌搜索半徑的區(qū)域上的隨機值；

minf＝f(x)

M表示計算中定義的角度采樣點數(shù)，θ表示采樣的角度，θ_m為第m個采樣的角度，F(xiàn)(x,θ_m)為計算得出方向圖，AF(θ_m)是理想設(shè)計的方向圖，β為適應(yīng)度函數(shù)加權(quán)因子，主瓣區(qū)域中，θ₁，θ₂分別表示主瓣區(qū)域的兩個端點，副瓣區(qū)域中，θ₁，θ₂分別表示副瓣區(qū)域的兩個端點；

(c)更新每個粒子的個體最優(yōu)值P_best和種群的全局最優(yōu)值G_best；

(d)如果滿足收斂條件，運算終止，否則跳轉(zhuǎn)到步驟二中(a)；

步驟三：將滿足方向圖要求的幅相值作為迭代傅里葉變化的初始值，在離散傅里葉變換得出方向圖的步驟中，電流幅度選擇多個方向圖綜合的電流幅度的均值作為下一步迭代值輸入，在應(yīng)用快速傅里葉變換之前，將方向圖里不滿足要求的主瓣和副瓣部分直接用期望方向圖的模值代替；迭代傅里葉變換方法的步驟如下：

(a)在離散傅里葉逆變換得出陣列方向圖的過程中，每一個單元的模值為上次求出多個方向圖對應(yīng)模值的均值，相位幅值則為上次求出多個方向圖各自對應(yīng)的相位值，并用0補齊余值；

(b)在快速傅里葉變換反算各單元激勵的過程中，對于方向圖與理想方向圖的模值不一致性，采用保留原方向圖的相位值，用理想方向圖的模值直接覆蓋的方法，迭代后取前M值作為M個單元的幅相值；

(c)迭代傅里葉算法的過程中當(dāng)?shù)螖?shù)超過預(yù)定值后自動停止迭代。