改进遗传算法优化MIMO稀布阵列

为了解决多输入多输出(MIMO)天线阵列由于阵元间隔过大造成的阵列方向图出现栅瓣,在雷达回波成像时出现影响目标识别的虚假目标的问题,提出了一种改进的遗传算法对阵列排布进行优化。在传统标准遗传算法上进行改进,用多个矩阵组合表示MIMO阵列,针对在矩形平面随机分布的稀疏阵列的方向图旁瓣问题进行优化设计,并采用基于Logistic混沌序列的方法产生种群扰动,避免优化过程进入局部最优状态。通过实例对比22发射天线22接收天线的均匀规则排布MIMO阵列和经改进遗传算法优化的稀布MIMO阵列,结果表明,改进遗传算法可以有效解决规则排布阵列方向图中出现的栅瓣,并且降低方向图旁瓣,提高雷达成像性能。该优化算法变量可控,具有很强的实用性,为MIMO雷达的阵列排布提供了解决方法。     

稀布圆阵的降维优化方法

针对有阵列孔径,阵元数目和最小阵元间距3种约束下的稀布圆形阵列综合问题,该文提出了一种基于修正遗传算法的降维优化方法。为了充分利用阵元布阵的自由度,同时使稀布阵列满足多个设计约束,在阵元排布时将2维平面阵列优化设计降维成1维的稀布直线阵列,计算阵列性能时再还原为平面阵列。该方法改进了现有圆阵综合方法中轨迹圆半径和轨迹圆上阵元数分布优化的不足,实现了全部阵元的联合优化,降低了算法的复杂性,同时保证了阵列的旁瓣性能,仿真结果证明了该方法的有效性。     

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。     

具有高测向精度的最优麦克风对称阵设计研究

麦克风平面阵列布局方式的不同会导致其测向性能的不同,而现有的阵列设计方法并不能使麦克风面阵的测向性能达到最优且其计算复杂度高。针对该问题,本文提出了基于克拉美罗界（Cramer Rao Bound）的最优麦克风对称阵设计方法。该方法给出了设计最优麦克风对称阵的约束条件,该约束条件能够使各阵元之间的相对位置满足特定的关系,从而提高阵列测向精度,同时也能降低阵列设计复杂度。本文利用该方法设计出了最优麦克风对称阵,并对其测向性能进行了理论分析和仿真验证。结果表明,与常见布局阵列相比,按照本文方法设计出的最优麦克风对称阵的测向性能最优。      

室内可见光通信中接收光功率均匀性优化方法

针对室内可见光通信接收光功率分布不均匀造成通信性能不均衡的问题,提出一种LED阵列独立均匀分布布局,并运用改进自适应遗传算法优化LED阵列间距离和LED半功率角。优化遗传算法中的选择算子,并重新设计算法中的交叉和变异操作,采用改进自适应遗传算法优化影响系统性能的LED半功率角和LED阵列间距离。仿真结果表明:接收平面的接收功率方差从未优化前的3.02dBm降低到1.16dBm,照明强度范围从优化前的374~862lx改善至417~765lx。相比现有的接收光功率的优化方法,该算法的性能与收敛速度均得到改善。     

平面稀布天线阵列的优化算法

基于一种改进的实数遗传算法,以降低平面稀布阵旁瓣电平为优化目标,提出了一种综合有阵元数约束、孔径约束和最小阵元间距约束的稀布面阵的新方法。与稀疏布阵相比,该方法利用了阵元在布阵时更大的自由度,因而在阵元数、孔径和最小阵元间距相同的条件下可以获得更优的峰值旁瓣性能,仿真试验显示了改进的实数遗传算法应用到该多约束稀布平面阵优化问题中是稳健和高效的。     

圆形口径平面天线阵列的多约束稀布优化方法

针对圆形口径平面稀布阵列的多约束优化设计问题,以均匀同心圆环阵列的阵元位置分布特性为基础,构造了稀布圆阵的满足多个优化约束的可行初始解.提出了一种个体元素的间接表示法,设计了一种新的交叉算子和变异算子,运用改进的实数遗传算法优化设计天线阵的阵元位置.优化约束包括阵元数约束、口径约束和最小阵元间距约束,优化目标是使阵列响应的峰值旁瓣电平最小.运用这种改进实数遗传算法可以充分利用阵元布阵的自由度,同时能减小搜索空间,提高计算效率.仿真试验证实了算法的稳健性和有效性.     

面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法

二元麦克风小阵列在手机、助听器等受空间、成本以及运算能力限制的设备中被广泛研究用以提高目标语音质量。二元麦克风小阵列中语音增强算法主要包括波束形成方法以及相干性滤波器方法。波束形成方法的思想是利用目标声源相对阵列的位置关系获取相应的时域和空域信息,可以保留目标声源方向的信号而抑制其他方向的干扰信号;相干性滤波器方法则通过阵元间不同信号的相关性进行噪音抑制。考虑这两种类型方法的优点,本文提出一种面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法,通过在广义旁瓣抵消器的固定波束形成支路上使用相干性滤波器,提高固定波束形成输出信号的信噪比,然后在广义旁瓣抵消器自适应支路利用阵列的时域和空域信息对固定波束形成支路输出的信号中残余噪音进行估计,进而获得增强后目标输出信号。仿真和实际试验表明,本文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干性滤波器算法。      

基于遗传算法的超声换能器阵列优化设计

声频定向传输系统可向外发射具有高指向性的声波信号,在工业、医疗和军事等领域具有重要的研究意义和价值。换能器阵列作为该系统中最关键的一环,仍存在成本高,能量转化率低和设备结构复杂等缺点。该文采用遗传算法对阵列布局方式进行优化设计,分析了阵元排列方式和数目对阵列指向性的影响,以达到在减少阵元使用数量的同时有效抑制旁瓣的目的。仿真实验表明,采用遗传算法优化后的阵列可使用更少的阵元数目,同时获得更低的旁瓣,使能量更集中在主瓣方向。因此,该方法可降低阵列设计的复杂度和制造成本,对于声频定向传输系统的改进具有一定的借鉴意义。     

一种新型的参量阵扬声器阵列设计与优化

超声传感器阵列指向性决定了参量阵扬声器再现音频指向性的性能.提高超声发射阵的指向性也是实现高指向性低频声波的关键技术之一.基于阵列指向性基本理论及与线列阵组合平面阵进行分析比较,提出了一种球面六边形阵列.仿真试验结果表明,球面六边形阵列扬声器不仅完全消除栅瓣,主瓣宽度也更窄.且采用改进的遗传算法通过幅度加权优化该阵列使其旁瓣级低于-20 dB,进一步优化了指向性性能.     

基于改进的粒子群算法的二维阵列天线方向图综合技术

该文运用一种改进的粒子群优化算法对不等幅激励的矩形平面阵列天线的最大旁瓣电平进行了优化,采用对全局最优粒子微扰和跳变的惯性权重策略,并使用粒子群算法本身对参数组合进行了优化选择。新算法大大改善了优化速度和收敛精度。对二维阵列天线旁瓣电平优化和稀疏阵列方向图综合的良好结果也证明了该方法的有效性。     

混响环境下麦克风阵列语音增强方法研究

由于麦克风采集到的语音信号常常受到通信环境噪声及混响的干扰,致使语音质量受到严重的影响。因此,文章提出了一种新的麦克风阵列语音增强方法。仿真结果表明,相对于传统的麦克风阵列语音增强方法而言,文章所提出的方法具有更好的去噪效果。     

基于生物地理学算法的稀疏平面阵列优化

天线阵列的相对旁瓣电平和阵元位置为非线性关系。对于非线性关系求最优值问题,用其他优化算法较难求解,而研究采用智能算法求解是一条值得探索的可行路径。提出了一种混合智能算法——改进生物地理学算法,即对生物地理学算法的迁移算子和变异算子进行改进,以提高种群的进化速率,进而优化对称和非对称稀疏平面阵列。仿真结果表明,与以往的算法相比,该算法提高了优化速率,降低阵列的相对旁瓣电平;阵元在阵列孔径内非对称分布比对称分布,所获得的旁瓣电平更低。     

低复杂度的双基地MIMO雷达阵列优化方法

针对双基地MIMO雷达的稀疏发射和接收阵列联合优化时由于二维角度搜索导致其计算量较大的问题,提出一种低复杂度的双基地MIMO雷达稀疏阵列优化方法。该方法利用MIMO雷达方向图乘积定理将二维角度的优化目标函数分解成两个一维角度的目标函数,然后可以利用遗传算法分别对发射阵列和接收阵列进行优化。该方法不需要二维角度搜索优化,在保证阵列方向图旁瓣抑制性能的基础上,降低了阵列优化的复杂度。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

改进CQPSO算法的双频航向信标方向图优化

针对仪表着陆系统中的双频航向信标（localizer,LOC）阵列天线最大旁瓣电平抑制和覆盖性能优化问题,改进了一种混沌量子粒子群（chaos quantum particle swarm optimization,CQPSO）算法,对既定约束的LOC阵列天线方向图进行馈电参数寻优。在分析双频LOC覆盖形成的基础上,剖析了国际民航组织对LOC信号的覆盖要求,获得LOC方向图应满足的约束条件。为提升全局寻优能力和有效避免陷入局部最优,引入混沌思想和加权平均最优位置对CQPSO算法进行改进,使用改进的CQPSO算法对20阵元等间距LOC阵列天线进行约束条件下的馈电参数寻优,并依据所获得的馈电参数仿真分析LOC阵列天线的方向性。仿真实验表明,改进CQPSO算法寻优得到的馈电参数形成的方向图,相比于目前广泛使用的24阵元等间距LOC阵列天线的方向图,在天线数量减少16.67%的情况下,航道信号辐射的最大旁瓣电平降低了3.32 dB,且覆盖性能更好;而相比于目前广泛使用的20阵元不等间距LOC阵列天线的方向图,航道信号辐射的最大旁瓣电平降低了25.55 dB,证明了改进CQPSO算法的有效性。     

阵列天线的遗传优化

非均匀稀布阵通常具有较高的旁瓣,为降低旁瓣,本文对传统遗传算法进行了改进并用于阵元位置的优化,对于一个孔径为５０λ,由２５个阵元组成的阵列天线,本文获得了比已有文献更低的旁瓣。     

一种基于遗传算法的波束设计方法

提出了基于遗传算法优化思想的波束设计方法,借助计算机对二十元阵进行波束优化设计。结果表明,使用该方法设计的波束与常规方法相比,获得了更低的旁瓣级,充分说明了方法的可行性和有效性,为多元任意阵的波束设计提供了有益参考。     

基于锥形麦克风阵列的语音增强技术研究

针对强噪音环境中小体积应用场合下的语音增强,设计了一种基于锥型麦克风阵列结构的语音增强方法。该方法充分利用锥形结构中锥底麦克风阵列对锥顶麦克风的良好噪声抵消性能,结合端点检测器和两级自适应滤波器设计的多通道抗串扰噪声抵消算法,实现了强噪音环境中的语音增强。理论分析和仿真验证了锥形结构设计的合理性和优越性,仿真结果表明,改进的多路抗串扰噪声抵消算法应用于此锥形结构的麦克风阵列中可提高语音信号的信噪比,对语音的损伤小,在强噪音环境中语音增强效果显著。     

基于遗传算法的球面阵列旁瓣电平优化方法

针对共形球面天线阵列,采用有向天线阵元,在保持阵列孔径不变的条件下,以阵元分布位置作为优化变量,以降低最大相对旁瓣电平为优化目标,运用改进的遗传算法对阵列进行稀疏优化,仿真结果表明:该方法能够降低球形阵列的旁瓣电平,达到了减少阵元个数、降低天线系统成本的目的。     

一种改进窗函数非线性组合法的旁瓣抑制性能研究

为解决在雷达脉冲压缩过程中通过海明窗、汉宁窗等加权方式降低旁瓣而引起主瓣展宽、分辨率下降的问题,提出了一种以常用窗函数为基窗函数的改进窗函数非线性组合法。首先,相较于基窗函数,基于窗函数加权脉冲压缩的原理,证明窗函数线性组合法在主瓣展宽不变时可获得更好的旁瓣抑制能力;并在此基础上进一步证明改进的窗函数非线性组合法具有更优的旁瓣抑制能力。然后,通过对改进的窗函数非线性组合法在三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等作为基窗函数时的脉冲压缩性能仿真与分析,验证了该方法使用不同基窗函数均可在主瓣展宽不变、信噪比损失增加低于0.5 dB的前提下,将峰值旁瓣相比凯塞窗降低4 dB以上、相比几种常用窗函数降低7 dB以上。最后,通过多目标的仿真实验验证,相比于不同的基窗函数,改进窗函数非线性组合法具有更优的弱小目标检测能力。