[發明專利]基于遺傳算法的二維分布式天線子陣位置優化方法

在審

• 申請號: 202010760077.4
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN112100701A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 孫光才;宋自陽;向吉祥;楊軍;邢孟道
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/27;G06N3/12;G06F111/04;G06F111/08
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 李園園

本發明公開了一種基于遺傳算法的二維分布式天線子陣位置優化方法，包括：S1：獲取二維天線陣列并初始化二維天線陣列參數；S2：根據二維天線陣列參數創建種群，并初始化遺傳算法參數；其中，種群包括子陣的方位向間隔染色體集合和俯仰向間隔染色體集合；S3：根據二維天線陣列參數和遺傳算法參數構造適應度函數，并計算每個染色體的適應度值；S4：根據每個染色體的適應度值對種群進行遺傳迭代，并更新每個染色體的適應度值；S5：重復步驟S4，直至滿足預設終止條件，得到最優二維天線陣列子陣排布構型。本發明提供的方法降低了計算量和計算復雜度，且能夠得到具有較低峰值旁瓣比的二維分布式天線陣列，有效滿足分布式雷達對大孔徑天線的需求。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的二維分布式天線子陣位置優化方法。

背景技術

隨著科技的發展，雷達系統已在軍用民用等各領域得到越來越廣泛的應用，相應的，對雷達系統的要求也越來越高。在未來戰爭中，復雜的戰場環境和來自目標的威脅要求雷達系統必須具備對目標遠距離探測和精確跟蹤能力，這意味著雷達天線需要具有高增益和大物理孔徑。由于衛星載體平臺的物理結構限制，很難找到足夠的空間來有效安裝大尺寸天線陣列，同時高昂的發射成本也限制了大尺寸天線的應用。因此，采用多個分布式小孔徑子陣并對信號進行相參處理的方式來擴大天線陣列孔徑是一種有效技術途徑，可以提高探測距離與探測精度，增強雷達的威力。

目前，已有很多學者對一維直線陣列的稀布優化和綜合方法進行了廣泛而深入的研究，但較少有涉及大規模的二維分布式陣列天線的研究。二維分布式陣列天線的由于在方位向和俯仰向均布設天線子陣，相比于一維陣列具有更大的陣列孔徑，可以大大提高探測距離和探測精度。因此，二維分布式天線的布陣方式研究成為天線優化設計帶來了新的挑戰，大規模分布式陣列的長基線間隔會導致柵瓣或高旁瓣的出現，這會嚴重影響雷達的工作性能。為了更大程度地發揮二維分布式雷達的優勢，必須對系統發射和接收天線的位置進行優化求解。

然而，針對二維大規模的分布式陣列天線的優化，是一個復雜的非線性優化問題，一是由于二維陣列規模較大，其陣元數量數十倍于一維陣列，優化求解的計算量急劇擴大；二是約束條件更加復雜，既要保證一定的優化自由度又要保證子陣之間在方位向和俯仰向同時滿足最小間距要求，且不發生重疊交叉，而常規的解析方法幾乎無法對上述問題進行求解。遺傳算法作為一種適用于非線性優化問題的全局優化算法，在陣列天線優化設計等復雜電磁學問題中被廣泛應用。然而標準遺傳算法直接推廣應用于二維分布式陣列優化會帶來交叉變異過程中很大概率產生不滿足約束條件的解，且優化計算量大，容易陷入局部最優，優化收斂速度慢，從而無法獲得最優解，不能滿足分布式雷達對大孔徑天線的需求。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于遺傳算法的二維分布式天線子陣位置優化方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

一種基于遺傳算法的二維分布式天線子陣位置優化方法，包括：

S1：獲取二維天線陣列并初始化所述二維天線陣列參數；其中，所述二維天線陣列包括若干子陣；

S2：根據所述二維天線陣列參數創建種群，并初始化遺傳算法參數；其中，所述種群包括所述子陣的方位向間隔染色體集合和俯仰向間隔染色體集合；

S3：根據所述二維天線陣列參數和所述遺傳算法參數構造適應度函數，并計算每個染色體的適應度值；

S4：根據所述每個染色體的適應度值對所述種群進行遺傳迭代，并更新所述每個染色體的適應度值；

S5：重復步驟S4，直至滿足預設終止條件，得到最優二維天線陣列子陣排布構型。

在本發明的一個實施例中，所述子陣的排布方式滿足：

所述子陣在方位向上的任意位置進行排布，所述子陣在俯仰向上均勻的分布在n條線上，且各相鄰子陣之間不出現交叉重疊。