[发明专利]基于果蝇算法的子阵级相控阵天线方向图综合方法

权利要求书

1.一种基于果蝇算法的子阵级相控阵天线方向图综合方法，其特征在于，将子阵级相控阵天线种群作为果蝇种群，采用粒子崩塌-正交交叉机制更新果蝇种群的子阵级归一化激励值，并通过模拟退火方法，得到全局最优激励值和全局最优适应度值；该方法的步骤包括如下：

(1)建立相控阵天线模型：

在xoy坐标系中，分别以x轴和y轴作为矩形的边，根据相控阵天线x轴的阵元总数和y轴的阵元总数，依次沿x轴方向和y轴方向根据阵元间距放置阵元，得到矩形相天线模型；

(2)划分子阵：

利用下述的X算法，将子阵不重叠地划分入矩形天线模型中；

第一步，将8阵元L型子阵按顺时针依次旋转90度得到四种类型的子阵，对每一个子阵翻转180度得到八种类型的子阵；

第二步，将每一个子阵在子阵级相控阵天线中平移，每上下或左右平移一个阵元，得到该子阵在子阵级相控阵天线中的一个分布位置矩阵，该矩阵的列数等于子阵级相控阵天线的列数，该矩阵的行数等于子阵级相控阵天线的行数，子阵分布所在的阵元位置赋值为“1”，其余赋值为“0”；

第三步，将每一个子阵分布位置矩阵压缩成一列，其中列数等于子阵级相控阵天线阵元的总数，将压缩后的每一个子阵的分布位置矩阵，组成子阵划分矩阵，该矩阵的行数等于所有子阵分布位置总数，该矩阵的列数等于子阵级相控阵天线阵元的总数；

第四步，随机选择矩阵的某一列，在该列中随机选取一个“1”值所在的行，该行成为子阵划分的子阵序数，同时对该行中所有“1”所对应的列进行从相关矩阵中删除的操作，并且这些列中所有“1”所对应的行进行从相关矩阵中删除的操作；

第五步，判断子阵划分矩阵中的所有维数是否均为0，若是，得到子阵级天线模型，否则，执行第四步；

(3)生成果蝇天线种群：

(3a)在[0,1]的范围，随机选取与子阵数目相同的子阵级归一化激励值，依次将子阵级归一化激励值赋予子阵级天线模型中的每个子阵中的每个阵元，得到子阵级相控阵天线；

(3b)生成与天线总数相等的子阵级相控阵天线，将所有的子阵级相控阵天线组成果蝇天线种群；

(4)利用适应度公式，计算果蝇天线种群中每个子阵级相控阵天线的适应度值；

(5)确定全局最优激励值和适应度值：

将果蝇天线种群中每个子阵级相控阵天线的适应度值从大到小排列，将其排序中最小适应度所对应的子阵级相控阵天线的子阵级归一化激励值，作为当前全局最优激励值，将全局最优激励值对应的适应度值作为当前全局最优适应度值；

(6)利用粒子崩塌-正交交叉机制，更新果蝇天线种群：

(6a)利用量子崩塌位置公式，分别计算每个子阵级相控阵天线的三次量子崩塌位置；

(6b)通过正交交叉方法，利用每个子阵级相控阵天线的三次量子崩塌位置，得到每个子阵级相控阵天线的九个全面实验子阵级归一化激励值；

(6c)利用适应度公式，分别计算九个全面实验子阵级归一化激励值的适应度值；

(6d)将九个全面实验子阵级归一化激励值的适应度值从大到小排列，将其排序中最小适应度值所对应的子阵级归一化激励值，作为新果蝇天线种群的子阵级相控阵天线的子阵级归一化激励值；

(7)利用适应度公式，分别计算更新后果蝇天线种群每个子阵级相控阵天线的适应度值；

(8)利用下述模拟退火方法，选择全局最优激励值和全局最优适应度值:

(8a)将更新后的果蝇天线种群的适应度值从大到小排列，将排序中最小适应度和所对应的子阵级相控阵天线的子阵级归一化激励值，分别作为当前局部最优适应度值和当前局部最优激励值；

(8b)判断当前局部最优值是否小于当前全局最优适应度值，若是，则执行步骤(8g)，否则，执行步骤(8d)；

(8c)用当前局部最优适应度值替换当前全局最优适应度，用当前局部最优激励值替换当前全局最优激励值后执行步骤(8g)；

(8d)按照下式，计算当前迭代次数的退火参数：

其中，q表示当前迭代次数的退火参数，exp表示以自然常数e为底的指数操作，p表示当前局部最优适应度值，f表示当前全局最优适应度值，Tm表示第一次迭代时的模拟退火温度，k表示当前迭代次数，取值范围为[1，K]，K表示当全局最优适应度值收敛时的迭代次数；

(8e)判断当前迭代次数的退火参数是否大于当前迭代次数时所选取的随机数，若是，则执行步骤(8f)，否则，执行步骤(8g)；

(8f)用当前局部最优适应度值替换当前全局最优适应度值，用当前局部最优激励值替换当前全局最优激励值；

(8g)记录更新后的全局最优激励值和全局最优适应度值；

(9)判断当前迭代数是否等于全局最优适应度值收敛时的迭代总次数，若是，则执行步骤(10)，否则，将迭代次数加1后执行步骤(6)；

(10)得到满足子阵级相控阵天线方向图旁瓣抑制要求的全局最优激励值。