[發(fā)明專利]一種孔徑級收發(fā)同時陣列優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110625128.7
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113540791B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏璽章;胡杜娟;謝明聰;唐燕群;肖潔
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚(yáng)鵬

1.一種孔徑級收發(fā)同時陣列優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

確定孔徑級收發(fā)同時陣列的配置參數(shù)；

定義孔徑級數(shù)字對消架構(gòu)中的有效各向同性隔離，以根據(jù)所述有效各向同性隔離對所述配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

根據(jù)優(yōu)化后的配置參數(shù)，構(gòu)建孔徑級收發(fā)同時陣列；

對所述孔徑級收發(fā)同時陣列進(jìn)行收發(fā)子陣劃分；

對所述孔徑級收發(fā)同時陣列的收發(fā)配置進(jìn)行動態(tài)變換；

計(jì)算每種收發(fā)配置下的有效各向同性隔離；

根據(jù)各個收發(fā)配置的有效各向同性隔離，確定最優(yōu)的收發(fā)子陣配置；

其中，有效各向同性隔離用于表征各向同性STAR天線在發(fā)射和接收信號之間各個方向上的有效隔離度；

所述確定孔徑級收發(fā)同時陣列的配置參數(shù)，包括：

確定所述孔徑級收發(fā)同時陣列的分布形狀參數(shù)；

確定所述孔徑級收發(fā)同時陣列的陣元間距參數(shù)；

確定所述孔徑級收發(fā)同時陣列的波束寬度參數(shù)；

所述根據(jù)所述有效各向同性隔離對所述配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，包括：

采用遺傳算法將所述孔徑級收發(fā)同時陣列劃分為發(fā)射陣列和接收陣列，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化過程；

通過對所述發(fā)射陣列和所述接收陣列中每個陣元的收發(fā)狀態(tài)進(jìn)行二進(jìn)制編碼，得到二進(jìn)制字符串；

其中，所述二進(jìn)制字符串中的數(shù)字1代表天線發(fā)射狀態(tài)，所述二進(jìn)制字符串中的數(shù)字0代表天線接收狀態(tài)；

所述優(yōu)化過程包括參數(shù)初始化處理；所述參數(shù)初始化處理包括：

配置進(jìn)化代數(shù)計(jì)數(shù)器；

配置最大進(jìn)化代數(shù)；

隨機(jī)生成多個個體作為初始群體，其中，所述初始群體中每個基因的染色體個數(shù)對應(yīng)為陣元總個數(shù)；

所述優(yōu)化過程包括個體評價(jià)處理，所述個體評價(jià)處理包括：

根據(jù)陣列流行矢量計(jì)算所述初始群體中個體的適應(yīng)度；

其中，所述陣列流行矢量的計(jì)算公式為：

q_t,r＝P_i(0)q(θ,φ),i＝1,23…M

其中，q(θ,φ)代表陣列的流行向量；e^{jn(kdcosθ+α)}代表陣元的相位，α代表初始相位；k代表波數(shù)；n代表陣元位置；d代表陣元間距；q_t,r代表發(fā)射和接收字陣列的流行向量；P_i(0)代表陣列收發(fā)配置的二進(jìn)制編碼；i代表遺傳算法中的種群個數(shù)；θ,φ分別代表球坐標(biāo)系中的俯仰角和方位角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑級收發(fā)同時陣列優(yōu)化方法，其特征在于，所述孔徑級收發(fā)同時陣列為8陣元均勻線陣，其中，8陣元均勻線陣的陣元采用耦合饋電的微帶天線。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑級收發(fā)同時陣列優(yōu)化方法，其特征在于，所述有效各向同性隔離中，發(fā)射波束的有效各向同性隔離為：

接收波束的有效各向同性隔離為：

其中，EII代表有效各向同性隔離；P_t為發(fā)射功率；G_t為發(fā)射天線增益；G_r代表接收天線增益；b_t為發(fā)射波束形成；b_r代表接收波束形成；q_r為接收天線的陣列流行；q_t為發(fā)射天線的陣列流行；φ代表球坐標(biāo)系中的方位角；θ代表球坐標(biāo)系中的俯仰角；H代表矩陣的共軛轉(zhuǎn)置；M_bt代表接收波束形成時的系統(tǒng)噪聲矩陣；M_br代表發(fā)射波束形成時的系統(tǒng)噪聲矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種孔徑級收發(fā)同時陣列優(yōu)化方法，其特征在于，

所述優(yōu)化過程還包括個體評價(jià)處理、基因中染色體的選擇處理、交叉處理以及變異處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種孔徑級收發(fā)同時陣列優(yōu)化方法，其特征在于，所述基因中染色體的選擇處理，具體為：隨機(jī)選擇兩種配置作為選擇算子，將選擇算子作用于所述初始群體，把優(yōu)化的個體直接遺傳到下一代或通過配對交叉產(chǎn)生新的個體再遺傳到下一代。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種孔徑級收發(fā)同時陣列優(yōu)化方法，其特征在于，

所述交叉處理，具體為：通過交叉概率隨機(jī)對所述選擇算子的后三個染色體進(jìn)行兩兩交叉，得到新的收發(fā)配置；

所述變異處理，具體為：對所述初始群體中的個體中的某些染色體作變動，通過變異概率隨機(jī)選擇交叉后兩種新配置中的一種，對其中一個二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行變異，得到最新的收發(fā)配置。