[发明专利]一种一维双重冗余天线阵列及构造方法

说明书

本发明公开了一种一维双重冗余天线阵列及构造方法，构造方法包括：建立基于最小阵列冗余度的一维双重冗余天线阵列的设计模型；利用智能优化算法获得满足设计模型的多个第一天线阵列；根据所述第一天线阵列的相邻阵元间距分布情况对第一天线阵列扩展操作获得多个第二天线阵列；并将满足一维双重冗余天线阵列要求且阵列冗余度小的第二天线阵列作为第三天线阵列，根据所述第三天线阵列相邻阵元间距分布情况获得任意阵元数的一维双重冗余天线阵列。本发明提供的用于构造一维双重冗余天线阵列的方法，解决了单个阵元损坏情况下采样频率较大程度覆盖的问题，为综合孔径辐射计在微波毫米波辐射测量应用中的系统可靠性提供保障。

技术领域

本发明属于微波遥感及目标探测技术领域，更具体地，涉及一种一维双重冗余天线阵列及构造方法。

背景技术

来源于射电天文中的“孔径综合技术”利用稀疏的小口径天线阵列实现对大孔径天线的“合成”，回避了微波遥感及目标探测领域中物理口径较大的实孔径天线制作困难的问题，从而获得了较高的空间分辨率。

然而，当我们考虑综合孔径微波辐射测量系统的可靠性、稳定性时，尤其是系统工作在一些严酷的环境中，例如星载平台，需要在任意一个阵元损坏的情况下，仍能保证给定区域内的基线覆盖完整性。

在星载平台等一类严酷的工作环境中，系统无法通过更换阵元或其他高成本投入的方式实现上述系统可靠性的要求。而已有的一维阵列一般不能满足所有基线冗余度都大于2，即r_l(a)≥2,l＝1,2,…,L的要求，r_l(a)为第l个基线的冗余度，影响了上述应用背景下的系统可靠性；并且满阵以及通过低冗余天线阵列的重复构造得到的阵列形式虽能保证基线覆盖完整性但不能兼并实现较高空间分辨率的系统性能指标。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种一维双重冗余天线阵列及构造方法，旨在解决现有的天线阵列不能兼顾一个阵元损坏后天线阵列的基线覆盖率急剧降低和高空间分辨率的技术问题。

为实现上述目的，作为本发明的一方面，本发明提供一种一维双重冗余天线阵列的构造方法，包括如下步骤：

(1)根据一维双重冗余天线阵列的阵元数量和最大基线长度建立基于最小阵列冗余度的一维双重冗余天线阵列的设计模型；

(2)利用智能优化算法获得满足所述基于最小阵列冗余度的一维双重冗余天线阵列的设计模型的多个第一天线阵列；

(3)根据所述多个第一天线阵列的相邻阵元间距分布情况对第一天线阵列进行重复相邻阵元间距操作或进行调整相邻阵元间距长度并重复末端单位相邻阵元间距操作获得多个第二天线阵列；

并将满足一维双重冗余天线阵列要求的第二天线阵列按阵列冗余度大小从小到大排列，选取前1％～30％的第二天线阵列作为第三天线阵列；

(4)根据所述第三天线阵列的相邻阵元间距分布情况获得第四天线阵列；

一维双重冗余天线阵列为任意基线长度l冗余度大于等于2的天线阵列，l∈[0,L]，L为天线阵列的最大基线长度；

第一天线阵列为阵元数n₁满足6≤n₁≤11的一维双重冗余天线阵列，第二天线阵列为阵元数n₂满足12≤n₂≤23的天线阵列，第三天线阵列为阵元数n₃满足12≤n₃≤23的一维双重冗余天线阵列，第四天线阵列为任意规模的一维双重冗余天线阵列。