[發(fā)明專利]一種深空測控天線組陣布局優(yōu)化設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2022-08-19
• 公開（公告）號: CN115310341A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿虎軍;陳秀玲;楊偉軍;夏雙志;張旭旺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06N3/00;G06F111/04
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶;曲佳穎

本發(fā)明涉及深空目標探測領(lǐng)域，公開了一種深空測控天線組陣布局優(yōu)化設(shè)計方法，主要解決深空目標探測技術(shù)中天線組陣的基于多項約束條件的綜合優(yōu)化問題。本發(fā)明針對深空目標探測場景和測控天線陣列建立數(shù)學模型，并基于應(yīng)用場景的典型優(yōu)化函數(shù)和約束條件，約束條件綜合考慮了天線遮擋問題、干涉測角精度和現(xiàn)場實地部署限制等，優(yōu)化函數(shù)主要基于天線組陣的波束方向圖的的評估結(jié)果。本發(fā)明設(shè)計了基于離散量子粒子群的高效天線組陣布局優(yōu)化設(shè)計算法，在兼顧優(yōu)化準則和約束條件的基礎(chǔ)上，相較于傳統(tǒng)的測控天線組陣布局設(shè)計方案更能夠推動天線組陣布局的高效率優(yōu)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深空目標探測領(lǐng)域，具體涉及到深空目標探測技術(shù)中天線組陣布局的優(yōu)化技術(shù)，基于天線組陣布局優(yōu)化設(shè)計的智能算法，實現(xiàn)了對無遮擋和深空探測精度等要求下天線組陣的高效優(yōu)化設(shè)計。

背景技術(shù)

天線組陣的優(yōu)化設(shè)計在工程應(yīng)用中能夠更好地支撐深空測控。目前，稀疏陣列、稀布陣列的優(yōu)化算法的研究成果非常廣泛。然而，基于工程需求和探測場景，對測控天線組陣的優(yōu)化設(shè)計還存在以下約束：1)深空天線組陣采用拋物面天線，物理孔徑大，陣列設(shè)計需要考慮天線的物理尺寸以確保無遮擋；2)干涉測角精度較高，對天線組陣的布局范圍有最小閾值要求；3)工程中，天線組陣的布設(shè)范圍受限。基于多重約束條件的限制，很難直接使用現(xiàn)有的稀疏陣列和稀布陣列的優(yōu)化方法完成深空天線組陣的陣列優(yōu)化設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于避免上述背景技術(shù)中的不足之處而提供一種深空測控天線組陣規(guī)模的優(yōu)化設(shè)計方法，在多種基于實際需求的約束條件下，利用離散量子粒子群優(yōu)化算法，實現(xiàn)對天線組陣陣列的最優(yōu)設(shè)計。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種深空測控天線組陣布局優(yōu)化設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟一、確定天線組陣布局的優(yōu)化函數(shù)；

步驟二、確定天線遮擋約束條件，構(gòu)建天線遮擋約束函數(shù)；確定干涉測角精度約束條件，構(gòu)建干涉測角精度約束函數(shù)；確定場地部署約束條件，構(gòu)建場地部署約束函數(shù)，并得到場地部署約束區(qū)域，將場地部署約束區(qū)域等面積離散化；

步驟三、將在每個離散化區(qū)域中存在1個陣元或者不存在陣元作為離散量子粒子的位置，得到天線組陣布局和粒子位置的映射關(guān)系；

步驟四、確定粒子群中的粒子個數(shù)，對每個粒子代表的天線組陣布局進行初始化，并根據(jù)天線組陣布局和粒子位置的映射關(guān)系，將粒子的位置初始化；

步驟五、計算粒子群中每個粒子的更新速度和待更新位置，確定待更新天線組陣布局；

步驟六、對待更新天線組陣布局進行調(diào)整，使得同時滿足天線遮擋約束條件、干涉測角精度約束條件和場地部署約束條件，得到更新后的天線組陣布局；

步驟七、計算更新后的天線組陣布局的優(yōu)化函數(shù)，更新粒子群中的個體最優(yōu)布局和全局最優(yōu)布局；

步驟八、判斷粒子群是否達到粒子群的最大迭代次數(shù)，若否，則返回步驟五，若是，則選擇粒子群中全局最優(yōu)個體的天線組陣布局作為最優(yōu)深空測控天線組陣布局。

其中，步驟一中天線組陣布局的優(yōu)化函數(shù)具體為：