[發(fā)明專利]陣列天線方向圖自修復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811247003.X
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109299570B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱賽;蔡金燕;呂貴洲;韓春輝;安婷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01Q21/00
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 王占華

本發(fā)明公開了一種陣列天線方向圖自修復(fù)方法，涉及陣列天線技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括如下步驟：獲取陣列天線中發(fā)生故障的陣元信息以及未發(fā)生故障的陣元信息；根據(jù)獲取的發(fā)生故障的陣元信息以及未發(fā)生故障的陣元信息建立陣列天線方向圖自修復(fù)數(shù)學(xué)模型；對建立的陣列天線方向圖自修復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，完成所述方向圖的自修復(fù)。所述方法自修復(fù)過程計(jì)算速度快，且計(jì)算時間受陣列中陣元數(shù)目影響較小，可用于大規(guī)模陣列天線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陣列天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種陣列天線方向圖自修復(fù)方法。

背景技術(shù)

陣列天線由于其大功率、高增益、快速波束掃描等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代雷達(dá)裝備。陣列天線通常由數(shù)目眾多的陣元組成，通過每個陣元激勵信號的幅值、相位變化，在空中合成大功率、高增益、不同指向的波束。大量的陣元是陣列天線的基礎(chǔ)，而陣元數(shù)目的增加，也使得陣列出現(xiàn)失效陣元的概率提高。陣列天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，失效陣元不易修復(fù)，特別在航空航天、戰(zhàn)場等應(yīng)用環(huán)境下，也無法做到及時修復(fù)。因此，研究陣列天線自修復(fù)方法，充分利用陣列天線內(nèi)正常陣元資源，保證陣列天線性能，對于陣列天線設(shè)計(jì)、應(yīng)用既具有理論研究意義，又有實(shí)際工程迫切需求。

國內(nèi)外學(xué)者對陣列天線自修復(fù)進(jìn)行了廣泛研究。研究過程中，有學(xué)者稱該問題為陣列天線的自修復(fù)(self-healing)，也有學(xué)者稱之為失效陣元修正(failurecorrection)、失效陣元補(bǔ)償(compensation for errors)、失效陣元下的方向圖校準(zhǔn)(pattern calibration)。而在研究過程中，均通過對陣列天線中剩余正常陣元激勵的重新配置，從而最大程度的恢復(fù)陣列天線性能。在激勵重配置過程中，采用了遺傳算法(GeneticAlgorithm,GA)、螢火蟲算法(Firefly Algorithm,FA)、布谷鳥搜索-雞群優(yōu)化算法(CuckooSearch–Chicken Swarm Optimisation,CSCSO)、粒子群及其改進(jìn)算法(Particle SwarmOptimisation,PSO)、細(xì)菌覓食優(yōu)化算法(Bacteria Foraging Optimization,BFO)、差分進(jìn)化算法(Differential Evolution,DE)、布谷鳥搜索算法(Cuckoo Search Algorithm,CSA)等多種智能優(yōu)化算法，同時快速傅里葉變換(Fast Fourier transform,FFT)及快速傅里葉逆變換(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)等經(jīng)典數(shù)據(jù)處理方法也被用于陣列天線自修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種自修復(fù)過程計(jì)算速度快，且計(jì)算時間受陣列中陣元數(shù)目影響較小，可用于大規(guī)模陣列天線的方向圖自修復(fù)計(jì)算的陣列天線方向圖自修復(fù)方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種陣列天線方向圖自修復(fù)方法，其特征在于包括如下步驟：

獲取陣列天線中發(fā)生故障的陣元信息以及未發(fā)生故障的陣元信息；

根據(jù)獲取的發(fā)生故障的陣元信息以及未發(fā)生故障的陣元信息建立陣列天線方向圖自修復(fù)數(shù)學(xué)模型；

對建立的陣列天線方向圖自修復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，完成所述方向圖的自修復(fù)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案在于：所述方向圖是表征陣列天線產(chǎn)生電磁場及其能量空間分布的一個性能參量，表征了與天線等距離、不同方向的空間各點(diǎn)輻射場強(qiáng)變化；對于結(jié)構(gòu)形狀、電流分布和安裝姿態(tài)都一樣的相似陣元組成的直線陣，不考慮陣元間耦合，其輻射場為：

E(θ)＝F(θ)f_c(θ) (1)

式中，f_c(θ)為單元因子，F(xiàn)(θ)為陣因子；對于含有N個陣元的直線陣列天線，其陣因子為