[發明專利]一種稀布同心圓環陣的降維優化算法

有效

• 申請號: 201711134028.4
• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107896129B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 國強;陳春伶;蔣毅;滕龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04B17/10
• 分類號: H04B17/10;H04B17/15;H04B17/29
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1.一種稀布同心圓環陣的降維優化算法，其特征在于：步驟如下：

步驟一：初始化陣列參數，建立稀布同心圓環陣和同心圓環陣滿陣的參考模型；

給定一個稀布同心圓環陣，從陣列中心到邊緣共有個同心圓環，每環半徑為相應環上的陣元個數為N_n，且每環的起始陣元都在x軸上，則該陣列的陣因子為：

式中：k表示波數，k＝2π/λ，λ表示陣列工作波長；θ表示仰角；表示方位角；表示第n個同心圓環上第m個陣元與陣列中心的連線相對于x軸的夾角，

對同心圓環陣滿陣進行建模，設其總環數為N_r，最小陣元間距為d，則每環的環半徑與陣元數為：

式中：r′_n表示第n環的半徑；表示向下取整；N'_n表示第n環的陣元數；

則當同心圓環陣滿陣的中心處有一個陣元時，同心圓環陣滿陣時總的陣元數N_TOT為：

步驟二：根據得到參考模型計算參考圓孔徑連續的加權面密度，對優化問題進行降維處理，得到稀布同心圓環陣每環上的陣元數目與環半徑的關系；

步驟三：利用余量編碼技術，對稀布同心圓環陣的環半徑進行優化；

步驟四：計算代價函數；

步驟五：判斷是否達到最大循環次數，若是，則算法結束，若否，重復步驟二至步驟四。

2.根據權利要求1所述的一種稀布同心圓環陣的降維優化算法，其特征在于：步驟二具體是：

在極坐標下，半徑為R的連續圓孔徑的幅度照射分布為令孔徑中心位于坐標原點，若該圓孔徑的幅度照射分布具有旋轉對稱性，即時，孔徑R內的連續型加權面密度為：

式中：0＜r≤R且當r＝0時，ρ(0)＝1；

同時，均勻加權平面稀布陣的非歸一化離散加權密度為：

式中：r_n代表稀布陣的第n個圓環，SN_n是從陣列中心到第n個圓環的累積陣元數；

在加權面密度優化準則下，令稀布陣的離散加權面密度與對應陣元位置處的參考連續型加權面密度成比例，即：

ρ_d(r_n)≈χρ(r_n)

式中：χ＝αN_TOT/(πR²)，這里α是調整系數，用來滿足總陣元數目的約束；

因此，SN_n為：

由此，可得到稀布同心圓環陣第n環的陣元數N_n為：

N_n＝SN_n-SN_n-1

式中：n＝1時，SN₀＝1。

3.根據權利要求2所述的一種稀布同心圓環陣的降維優化算法，其特征在于：步驟三具體為：

優化后的稀布同心圓環陣的環半徑滿足：

式中：是一組環半徑矢量，是常量部分，是可變部分，且d為最小陣元間距；

在余量編碼的過程中，對可變部分ΔR進行整數編碼：

式中：I_MX是編碼中出現的最大正整數；

定義有M組環半徑矢量，即ΔR^m＝(I^m/I_MX)·R(1≤m≤M)，得到M組整數編碼為：

式中，

為了獲得每次迭代中的整數編碼，定義W空間：

式中：I¹表示M組編碼中，對應陣列方向圖的PSLL最低的一個編碼，即最優編碼。

4.根據權利要求3所述的一種稀布同心圓環陣的降維優化算法，其特征在于：步驟四的代價函數Ff為：

式中：AF_max表示陣因子模的最大值；θ_min表示陣因子的第一零陷。