[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

说明书

本发明提出了一种基于果蝇算法的子阵级相控阵天线方向图综合方法，主要用于解决现有技术在子阵级相控阵天线方向图旁瓣抑制过程中容易出现控制参数较多，容易出现由于控制参数不当而陷入局部最优和容易过早收敛的问题。本发明通过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，减少控制参数，提高旁瓣抑制方法的稳定性，提高子阵级相控阵天线方向图幅度的旁瓣抑制性能。

技术领域

本发明属于天线雷达领域，更进一步涉及天线雷达技术领域中的一种基于果蝇算法的子阵级相控阵天线方向图综合方法。本发明可以用于对子阵级相控阵天线方向图旁瓣进行抑制，从而提高天线方向图性能。

背景技术

在相控阵天线系统中，天线的旁瓣性能是系统最重要的性能指标之一，随着雷达天线系统的快速发展。雷达天线系统对相控阵天线的性能提出了更高的要求，使得平面阵列天线朝着大型化，数字化发展。但是由于系统成本、实现可行性和器件水平的限制，对每一个阵元设计完整的数字接收通道代价巨大，因此，子阵技术在移动无线通信系统的发展过程中因运而生，通过子阵技术将复杂且繁多的阵列信号任务分解，在保证无线通信系统性能的同时最大限度地降低系统成本，从而提高工程实现可行性，但子阵技术也同样容易产生栅瓣及高旁瓣的问题，严重影响到方向图的性能，因此，急需高性能的算法对子阵级激励进行优化。

中国船舶重工集团公司第七二四所在其申请的专利文献“基于子阵的平面阵列天线方向图综合方法”(专利申请号：201510363856.X，申请公布号：CN105024166A)中公开了一种基于子阵的平面阵列天线方向图综合方法。该方法的步骤如下：获得综合阵列中阵元方向图，获得阵列工作频率，阵列规模，子阵规模，目标方向图；利用改进的迭代傅里叶IFT算法产生多组幅相激励分布；将多组幅相激励分布结合构造出子阵优化变量，并作为差分进化算法的初始值进行优化，获得最优一组幅相激励；将其最优的幅相激励利用模拟退火算法进一步迭代优化，获得最终的最优幅相激励分布。该发明通过将改进的迭代傅里叶IFT方法和智能型优化算法相结合的混合优化方法，有效地提高了子阵阵列天线方向图的综合效率。但是，该方法仍然存在的不足之处是：而且该方法由于控制参数较多，在迭代过程中容易出现由于参数设置不当而产生陷入局部最优和容易过早收敛的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于果蝇算法的子阵级相控阵天线方向图综合方法。

实现本发明目的的思路是：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，在经过多次迭代后，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。

本发明的具体步骤如下：

(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X算法，将子阵不重叠地划分入矩形天线模型中；

(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：