改进遗传算法应用于超低副瓣天线阵的综合设计

提出了一种改进的遗传算法.在同一代中对各个个体采用不重复交叉和不重复变异的策略和分别在交叉和变异后采用精英保留的策略,并改进了自适应规则.将该算法应用于实现线阵超低副瓣方向图.将各个天线单元的电流幅度和单元间距作为参量进行优化.给出了线阵天线单元在不同单元个数和不同间距条件下的优化结果.结果表明,该改进的遗传算法能够优化实现低于-40dB的超低副瓣,优于已有文献中遗传算法对天线阵副瓣的综合设计结果.     

迭代傅里叶算法用于六边形稀疏阵列天线

针对迭代傅里叶技术在优化稀疏阵列天线时对阵元激励大规模截断带来的不利影响,提出了一种逐步截断的迭代傅里叶算法.该算法从满阵依次减少数个阵元,从而避免阵列大规模截断陷入局部最优解.将其应用到六边形平面天线阵列的稀疏布阵优化中,以改善最大副瓣电平为目的.为了计算六边形天线阵的方向图,通过在口径中添加虚拟阵元转化为可以实现二维傅里叶变换的矩形阵列.仿真结果表明,改进的迭代傅里叶算法对稀疏天线阵最大旁瓣电平的优化比采用遗传算法的结果更理想,且具有计算量小和速度快等优点.     

基于改进自适应遗传算法的MIMO 雷达阵列优化

针对传统遗传算法在全局搜索和收敛方面的不足,提出一种改进自适应遗传算法.算法改进了自适应规则,采用随迭代次数和种群适应度自适应变化的交叉、变异操作,同时采用新的选择算子和改进后的最优精英保留策略,摒弃了传统轮盘赌博选择法,增加了收敛于全局最优解的概率,加快了收敛速度.通过测试函数优化求解试验证明,改进算法能够有效提高搜索过程种群的多样性,具有更快的收敛性和更好的全局最优性.在此基础上,将改进的自适应遗传算法应用到MIMO雷达阵列优化设计,通过稀疏栅格编码,采用同时考虑副瓣电平与波束宽度的双适应函数,使优化得到的MIMO雷达方向图具有更好的综合性能,更利于实际工程应用.最后仿真实验结果进一步验证了本文改进算法的有效性.     

六边形平面天线阵优化稀疏布阵研究

本文首先对遗传算法进行改良,并精心设计了适应函数,以确保遗传算法快速收敛;然后,应用改良后的遗传算法对天线单元正三角形排列的六边形平面阵进行优化稀疏布阵处理,以改善其辐射特性.本文还研究了优化稀疏阵的频率特性,并提出了仅对阵列天线外边缘部分进行优化稀疏处理以达到改善整个阵列天线辐射特性的方法,该方法具有优化区间小和计算量少等优点,为以改善性能和降低造价为目的的大型阵列天线优化稀疏处理提供了一条有效途径.结果表明通过优化稀疏处理,六边形平面阵的辐射特性可以获得相当大的改善,天线阵的最大旁瓣电平降低了7.5~9.4dB,仅对阵列天线外边缘部分单元进行优化稀疏处理可以达到与对全部单元进行优化稀疏处理相同的性能改进.     

PIN光探测器的小信号电路模型参数的提取

提出了一种利用自适应遗传算法提取p-i-n光探测器小信号电路模型参数的方法.文章首先根据p-i-n光探测器的物理结构确定其等效电路模型,进而采用自适应遗传算法对测量的S参数进行拟合,提取模型参数.自适应遗传算法自动优化交叉概率和变异概率,避免了以往遗传算法中易早熟的缺点.利用该法成功提取出模型的10个参数,建立光探测器小信号电路模型.在130 MHz～20 GHz范围内的实验结果表明,模型仿真结果和测量结果相吻合,证明了这种参数提取方法的可靠性.     

基于自适应遗传算法的方向图综合

提出了一种改进的方向图综合方法.该方法以遗传算法为基础,以正交基函数表示天线口径分布,并且在优化过程中,对交叉概率、变异概率和变异范围同时进行自适应的变化.和原有的遗传算法相比,该算法减少了优化变量的数目,天线激励的相位和幅度曲线更光滑,提高了收敛的速度,并且缩小了幅度的动态变化范围.线阵和面阵的仿真结果均表明,该方法实用、高效.     

改进的遗传算法在加速寿命试验设计中的应用

为了提高遗传算法的搜索效率和收敛速度,本文给出了一种新的改进的遗传算法。该算法采用对群的优化来保持种群的多样性,保留历史最优个体并定期替换最优个体从而使得个体优化,对交叉概率和变异概率采用自适应的概率进行优化。通过对目标函数的测试表明,将改进遗传算法与基本遗传算法相比较,在函数最优值,平均收敛代数方面取得了令人满意的效果。     

改进遗传算法在MF-TDMA资源规划中的研究

针对遗传算法(GA)在MF-TDMA资源规划中易出现陷入局部最优和搜索效率低的问题提出一种改进的遗传算法.通过改进精英保留策略以及交叉和变异概率对的选择方法降低了陷入局部最优的概率,并且基于模式定理和积木块假设提出的分块搜索提高了搜索效率.仿真结果表明改进遗传算法结合自适应罚函数和适应度函数在 MF-TDMA 资源规划中相对于简单遗传算法、自适应遗传算法和分层遗传算法全局搜索能力更强和搜索效率更高.     

二维综合孔径微波辐射计圆环结构天线阵 及其稀疏方法

本文介绍了圆环天线阵二维综合孔径微波辐射计的测量原理和反演算法,并通过模拟退火算法讨论了两种二维综合孔径微波辐射计圆环阵的稀疏方案,一种方案利用天线旋转,在半圆周上稀疏天线;另一种方案通过将空间频率采样点的均匀分布作为优化的约束条件,在全圆周上稀疏天线.结果显示两种设计较传统设计均有改进之处.对于半圆周天线而言,在积分时间允许的条件下,通过天线旋转与分时测量,天线阵可进一步稀疏.对于全圆周天线而言,与Y形天线阵结构相比,在同样的空间频率覆盖范围内,全圆周天线阵使天线单元数达到了最优.     

基于个体排序的自适应遗传算法

针对遗传算法容易陷入局部最优的缺点,文中提出了一种基于个体排序的自适应遗传算法。在传统自适应遗传算法中,交叉概率和变异概率的自适应更新是依据个体的适应度值进行的。但是在算法后期,由于种群陷入局部极值,使得值的差异变小,更新时难以体现个体差异。借鉴序优化的思想,在所提改进算法中,将个体适应度值排序,并采用排序号替代适应度值。这种采用序差异取代值差异的方法能够增大种群中、后期的交叉概率和变异率的值,有利于避免算法陷入早熟收敛。文中对几种标准的函数进行了测试,结果表明,改进后的算法在收敛速度和收敛精度方面优于其他两种自适应改进算法。     

Sparse Planar Retrodirective Antenna Array Using Improved Adaptive Genetic Algorithm

An improved adaptive genetic algorithm is presented in this paper.It primarily includes two modified methods:one is novel adaptive probabilities of crossover and mutation,the other is truncated selection approach.This algorithm has been validated to be superior to the simple genetic algorithm (SGA) by a complicated binary testing function.Then the proposed algorithm is applied to optimizing the planar retrodirective array to reduce the cost of the hardware.The fitness function is discussed in the optimization example.After optimization,the sparse planar retrodirective antenna array keeps excellent retrodirectivity,while the array architecture has been simplified by 34％.The optimized antenna array can replace uniform full array effectively.Results show that this work will gain more engineering benefits in practice.     

矩形平面阵列天线旁瓣电平优化的遗传算法

本文运用遗传算法对不等幅不等距型平面阵列的最大相对旁瓣电平进行了优化,通过提出新的自适应变异算子改进了算子的收敛性能,良好的计算结果表明遗传算法是目前求解此类问题的有效方法。     

Adaptive power controllable retrodirective array system for wireless sensor server applications

An adaptive power controllable retrodirective array system is presented. It is able to conserve battery power in an idle mode and wake up only when it needs to operate, extending the array system's lifetime. One application of this technology is for use as wireless sensor servers, which act as a relay point between wireless sensors and remote data collectors. The proposed retrodirective array is fabricated and tested at 5.8 GHz and uses an integrated rectenna and an analog switch, which controls a battery power source. When an RF signal is received by the antenna array, it is split between a rectenna and receiver (RX), where most power is sent to a rectenna. The collected dc voltage wakes up the system by activating a switch connected to a battery and the RX. When there is no interrogation, the switch turns off. Furthermore, the second and third harmonic rejection characteristic of a circular sector antenna is introduced so that it makes the system simpler by eliminating a low-pass filter in the rectenna. For the phase-conjugation retrodirective array, second subharmonic mixers are used by employing antiparallel diode pairs, which enables avoiding expensive high-frequency oscillators. It is experimentally demonstrated that the retrodirective array system with the proposed power management can retransmit the received signal toward the source when the received power is greater than -8.5dBm. Application of the retrodirective array system as a multifunctional RX array is also investigated.     

Robust adaptive beamforming for large-scale arrays

For a large-scale adaptive array, heavy computational load and high-rate data transmission are two challenges in the implementation of an adaptive digital beamforming system. Moreover, the large-scale array becomes extremely sensitive to array imperfections. First, based on a restructured recursive linearly constrained minimum variance algorithm and a gradient-based optimization method, a new robust recursive linearly constrained minimum variance (RRLCMV) algorithm is proposed in this paper. The computational load of the RRLCMV algorithm is on the order of o(N), which is less than that of the conventional gradient-based robust adaptive algorithm. Then, a new efficient parallel robust recursive linearly constrained minimum variance (PRRLCMV) adaptive algorithm is proposed by appropriately partitioning the RRLCMV algorithm into a number of operational modules. It can be easily executed in a distributed-parallel-processing fashion, sequentially and in parallel. As a result, the PRRLCMV algorithm provides an effective solution that can alleviate the bottleneck of high-rate data transmission and reduce the computational cost. Finally, an implementation scheme of the PRRLCMV algorithm based on a distributed-parallel-processing system is also proposed. The simulation results demonstrate that the new PRRLCMV algorithm can significantly reduce the degradation due to various array errors.     

基于遗传优化的天线阵元LMS改进算法

最小均方（LMS）算法是自适应阵列天线中得以广泛应用的阵列天线加权算法。提出了一种基于遗传优化的LMS改进算法,该基于遗传优化的最小均方（GA—LMS）算法充分结合了遗传算法的并行处理和全局搜索的优点。实验结果表明,与传统的LMS算法相比,GA—LMS算法具有良好的收敛性能,并可更好地抑制干扰信号,有效改善自适应阵列天...     

基于矩阵优化理论的自适应数字波束形成算法研究

自适应数字波束形成作为天线技术和数字信号处理融合的产物,近年来成为跨领域的研究热点,并且广泛应用到新一代的相控阵雷达和移动通信中。文中提出一种基于矩阵流形理论的自适应波束形成算法。不同于传统的波束形成算法,该算法将波束形成问题转化为高维优化问题,并引入矩阵流形优化理论,在Stiefel流形上求解该问题。由于降低了求解问题的维度,限制了最优解的范围,该算法相比于传统的自适应波束形成算法,具有收敛速度快、运算量小、鲁棒性好的优点。     

基于自适应遗传算法的稀布阵天线优化

稀布阵能够以较少的天线单元,通过稀布的方式和先进的处理算法获得与传统等间距阵相当的孔径效能,降低了系统的硬件成本,具有灵活布置的优点、重要的研究意义和应用价值。稀布阵与同口径满布阵相比副瓣电平较高。文中提出了一种基于自适应遗传算法的稀布阵列综合优化方法。该算法采用实值编码方式,引入自适应遗传算子,有效提高了优化效率,避免陷入个体早熟及局部收敛,得到了更低的副瓣电平。给出了具体实现步骤以及仿真实例,结果表明,采用自适应遗传算法,得到了更低的稀布阵天线副瓣电平。     

RECURSIVE ALGORITHM FOR ADAPTIVE ARRAYS AND SYSTOLIC ARRAY IMPLEMENTATION

In this paper, a new recursive algorithm of adaptive array weight vectors and its systolic array implementing structure is proposed, which is based on the QR decomposition algorithms and the idea of algorithmic engineering. The algorithm can realize fully parallel and pipeline processing.     

自适应动态Meta粒子群优化算法综合多方向图共形阵列

基于全波仿真得到的广义阵元有源方向图,该文提出一种用于综合多方向图共形阵列的新方法:自适应动态Meta粒子群优化(ADMPSO)算法。在传统Meta粒子群优化(MPSO)算法基础上,定义了优势子群和非优子群的概念,并通过植入非优子群裁减、优势子群规模膨胀以及惯性权重自适应更新等机制,实现了优化过程中多子群的自适应动态调整,全面提高了算法性能。ADMPSO成功用于12元微带锥面共形阵列非赤道面的多方向图综合,综合过程考虑了由共形载体导致的阵元极化指向各异特征,在公共激励存在约束情况下,使阵列同时实现了笔形、平顶,以及余割平方波束总功率方向图,其与该阵列全波数值仿真完全吻合,优化结果和收敛速度相比于其他算法均有显著改善。     

基于FPGA的自适应天线阵复数LMS算法研究

自适应天线阵能够实时地调整天线方向,使天线的主波束对准期望信号方向,零陷对准干扰方向从而抑制干扰信号,因而在军事和民用通信系统中都得到广泛的重视。主要给出了基于FPGA的自适应天线阵复数LMS算法的流程,并且对该算法的性能进行了分析,最后通过仿真表明该算法具有较强的抗干扰性能。