分布式阵列方向图设计与栅瓣抑制方法研究

针对分布式阵列栅瓣抑制问题,提出了基于非周期阵列和随机阵列的分布式阵列方向图设计方法。首先,利用 Minimax 优化方法对子阵的边界进行优化并获取子阵最优位置参数, 实现分布式子阵随机优化布阵,从而消除阵列的周期性并最大限度地抑制栅瓣;其次,采用角度旋转的方式来消除分布式子阵之间的周期性,使得在方向图优化设计时能够避免栅瓣的累积叠加, 达到抑制栅瓣的目的。仿真分析结果表明,所述方法能够有效抑制分布式阵列的栅瓣,获得无栅瓣影响的分布式阵列方向图。     

基于栅瓣等波动阵列设计方法

宽带侦察DBF的突出问题是高频段信号会出现严重的栅瓣。文中针对宽带DBF中栅瓣问题,提出了一种基于栅瓣等波动阵列方法,即阵元间距的选择随着宽带信号的频率变化而变化,其核心是对阵元间距的选则。并通过仿真验证了该方法的有效性。     

基于差分进化算法的阵列天线波束赋形研究

在阵列天线波束赋形设计中,通常方法是对阵列的阵因子进行分析,这类方法没有考虑阵列单元的影响,所设计的波束形状与要求的有一定差异。本文将差分进化算法(DE)与高频电磁仿真软件HFSS相结合,分析阵中每个单元的影响,减少波束赋形结果与天线实际方向图之间的差异。文中对一个微带缝隙阵列天线进行了低副瓣优化设计,设计结果和HFSS仿真结果吻合良好,两者之间差异在0.3dB范围之内,验证了设计方法的可行性。     

基于改进差分进化算法的时间调制阵列多波束优化形成

提出了一种基于时间调制阵列的数字多波束形成方法。时间调制阵列会产生基波分量和各次谐波分量,通过调整各个单元的控制时序,实现谐波分量的幅度和相位综合,可以在正负第一次谐波处实现期望方向的波束形成。同时采用改进差分进化算法来优化控制时序,进一步降低最大旁瓣电平,实现两个指向不同的数字波束的设计。最后通过与时间调制阵列波束形成和基于基本差分进化算法的时间调制阵列波束形成对比,验证了该算法在数字多波束形成中的可行性和有效性。     

基于改进粒子群算法的分布式频率分集阵栅瓣抑制方法

以均匀线阵（Uniform Linear Array ,ULA）为子阵,结合频率分集阵（Frequency Diverse Array ,FDA）的思想,构建了一种基于分布式子阵的频率分集阵。针对各子阵按等间距布阵将导致严重的栅瓣问题,提出了一种改进粒子群 (Improved Particle Swarm Optimization ,IPSO) 算法来优化分布式FDA中各子阵间的基线距离,以实现高效的栅瓣抑制。同时,从理论上推导了目标距离和角度均未知时参数估计的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound ,CRLB)。仿真结果表明,优化后分布式FDA的栅瓣得到有效抑制,而且阵列角度维分辨率和估计性能亦得到大幅度提升,验证了所提算法的有效性。     

用于天线优化的改进差分进化算法

提出了一种改进的差分算法(Improved DE,IDE),通过在现有变异策略DE/current-to-p-best/1的基础上加上群体中心对个体的差分,从而加快了整体算法的收敛速度;并采用一种简化的模拟退火选择策略,以兼顾收敛速度和寻找全局最优解的能力,避免了过快收敛而陷入局部最优解.此算法虽未采用自适应策略,经测试其优化结果比加入自变异策略的J.Zhang's差分进化算法(JADE)更好.该算法无论经数学测试、还是应用于天线阵列的优化,都有非常好的鲁棒性.     

基于二进制差分进化算法的MIMO 雷达阵列优化

针对智能优化算法在MIMO雷达稀疏阵列优化中具有条件约束和局部收敛等问题,本文提出一种参数自适应的二进制差分进化(Adaptive Binary Differential Evolution,ABDE)算法。首先,提出一种规范化的编码方式,解决阵元数和孔径约束问题。通过依次添加、去除阵元,并判断操作对目标函数值的影响来决定阵元位置。其次,改进差分进化算法。借鉴和声搜索(Harmony Search,HS)算法,引入随机扰动,从而增加种群的多样性。通过定义一种二进制差分变异方式BDE/best/1,使父代信息尽量多地传递给子代。然后,提出参数自适应调整策略。利用logistic函数,构造S型的种群进化曲线。最后,MIMO雷达阵列优化设计实验验证了算法的有效性。     

基于改进差分进化算法的机载激光雷达波形分解

全波形机载激光雷达数据记录了完整的回波波形,包含了目标的立面细节和后向散射系数等信息,但是这些信息无法在未经处理的情况下直接获取,波形分解是处理波形数据以提取有效信息的重要方法.针对波形分解中常用的参数优化算法对初值敏感,易陷于局部最优的缺点,提出一种基于改进差分(Modified Differential Evolu...     

基于混合变异差分进化算法的均匀面阵稀疏优化

差分进化算法(DE)已被广泛应用于解决稀疏面阵优化问题,针对DE 算法早熟、全局搜索能力差、容易陷于局部最优的问题,提出一种混合变异差分进化算法,通过加入概率因子来平衡算法收敛速度与全局搜索能力,以阵列孔径、阵元数量以及阵元间距为约束条件,将算法中的实数编码转化为二进制编码,以方向图平面峰值旁瓣电平之和最低为目标函数,通过优化后得到的阵元分布,得到稀疏优化阵列的三维方向图。仿真结果表明:该方法在满足约束条件的同时,能够避免算法早熟得到较优的目标函数值,概率因子为算法提供了额外的自由度。     

基于改进差分进化算法的合成孔径圆阵优化

天线阵列设计是合成孔径辐射计的一项关键技术。圆阵可以实现零冗余基线分布,具有结构简单、 易于与平台共形等特点,是当前广泛关注和应用的合成孔径辐射计天线阵列形式之一。针对以u-v 覆盖均匀程度最 大化为目标的合成孔径圆阵优化问题,利用一个新的目标函数,提出了一种基于改进差分进化算法的优化方法. 新 的目标函数具有计算量小和u-v 覆盖均匀程度衡量精度高的优点,并且改进的算法可以保持种群规模。典型的数值 仿真结果给出了16 ~40 个天线单元的优化圆阵排列, 验证了本文方法的有效性。     

大间距相控阵天线栅瓣抑制技术研究

适当增加阵元间距有利于降低相控阵天线的成本,但是会带来不期望的栅瓣。文中针对5×5大间距相控阵天线栅瓣抑制技术进行了研究。改进了传统遗传算法,增加了种群的多样性。首先采用改进的遗传算法优化得到局部解,然后运用模式搜索算法优化得到最优解,并对阵列口径及阵元最小间距进行约束。其次,结合实际的工程应用,对阵元位置进行约束,优化出便于生产应用的最佳阵列排布。仿真结果表明,优化后的阵列,最大栅瓣电平得以有效抑制,满足工程应用的要求。     

基于栅瓣宽度的稀疏阵列方向图综合算法

首先对子阵级稀疏阵列进行建模,针对子阵级稀疏阵的子阵间距远远大于半波长而导致子阵级稀疏阵列方向图主瓣附近具有大量栅瓣的问题,提出了方向图栅瓣宽度的概念,为了抑制方向图的栅瓣宽度,提出一种基于栅瓣宽度的子阵级稀疏阵列优化算法,解决了方向图栅瓣电平在满足一定的要求下使栅瓣宽度最窄的问题,最后通过仿真验证了该算法的有效性。     

数字端射阵列栅瓣抑制研究

通过拉大端射天线阵元间距到1．5λ,可以获得组阵高增益,但是引入了栅瓣问题。提出了一种基于最小二乘估计的虚拟内插阵元算法来实现栅瓣抑制。虚拟端射阵列的阵元间距减小到（或者小于）0．5λ,这样栅瓣得到抑制。最后进行试验验证算法的可行性和正确性。试验结果表明：随着虚拟内插端射天线阵元个数的增加,栅瓣明显被抑制,峰值副瓣电平降低。在相邻两个实阵元间内插3个虚拟阵元,虚拟端射阵列保持了实端射阵列高增益,而实阵列峰值副瓣电平为-8．35dB,下降到虚拟阵列峰值副瓣电平为-18．25dB,栅瓣得到有效抑制。试验结果验证了基于最小二乘估计的虚拟内插阵元算法的可行性和正确性。     

利用双载频方向图相乘的稀疏均匀阵栅瓣抑制方法

针对稀疏阵列天线间距远大于信号波长导致阵列方向图出现大量栅瓣的问题,该文基于不同载频阵列方向图主瓣与栅瓣相对位置关系存在差异的特性提出一种新型的栅瓣抑制算法。该算法充分利用不同载频回波信息,避免了大规模搜索,有效降低了计算量。首先根据算法原理确定了影响该栅瓣抑制算法性能的因素,然后进一步对影响栅瓣抑制性能的关键参数进行了定量分析,推导得出了栅瓣抑制后峰值旁瓣比(PSLR)与频率差的关系表达式。该表达式为栅瓣抑制快速选择最优频率差提供了理论依据。最后,通过计算机仿真验证了该算法对栅瓣抑制的有效性以及该文所推导的峰值旁瓣比与频率差关系表达式的正确性。     

基于遗传算法的共形阵副瓣电平抑制研究

针对扫描范围有限的共形阵列天线,在保证天线孔径不变的情况下,基于遗传算法提出了以天线开关矩阵为变量,以最大副瓣电平最小化为优化目标的优化算法。仿真结果表明,该方法可以有效降低天线副瓣电平,提升阵列优化效率。     

基于约束差分进化的阵列置零

阵列置零的同时,阵列的旁瓣电平升高、主瓣增益降低甚至阵列指向都会发生改变,导致阵列性能降低。针对阵列置零时阵列性能降低问题,提出一种约束优化模型。在约束优化模型中不仅设置了零陷深度约束和近旁瓣电平约束,还设置了阵列期望方向增益约束及阵列指向约束。在满足约束条件下,使得阵列旁瓣电平最低。并且针对标准约束差分进化算法收敛慢,采用自适应约束差分进化(e-SADE)算法,该算法采用多种变异方式相结合、自适应地调节交叉概率和缩放因子。运用自适应约束差分进化分别通过调节阵元相位和阵列功率一定时的阵元权值求解这个约束优化问题,仿真结果表明提出的方法实现了需求的目标方向图,利用自适应约束差分进化算法优化实现阵列置零是有效可行的。     

基于差分进化算法的宽频带扫描不等间距直线阵设计

设计了宽频带波束扫描不等间距直线阵列天线。在阵列天线孔径尺寸、带宽和最大波束扫描角度给定的情况下, 采用DE 算法极小化直线阵在工作频带内扫描方向图的峰值副瓣电平,求得最优的阵元间距分布。仿真结果表明,不等 间距排布方式可在工作频带内有效地抑制直线阵方向图的栅瓣。采用Ansoft HFSS 软件对优化后的直线阵进行了建模仿 真,HFSS 仿真结果与优化计算结果基本吻合。