[发明专利]一种基于可变取值空间的有效点生成方法

说明书

本发明公开了一种基于可变取值空间的有效点生成方法，对目标所有的可能存在有效点P_i的解空间进行表征，则得到的包含所有有效点可取特征值的初始解空间为S₁，初始解空间S₁包含N类特征向量，每个特征向量表示有效点的某一类特征值的可取值，即第i个有效点的特征值的取值为：P_i＝[x_i，y_i，z_i，α_i，…]；根据点P_i的特征值与有效解空间S₁内的其他点的特征值进行指定运算，并挑选出所有不满足限制条件的点，生成对应点P_i的无效解空间S_Pi，从初始解空间S₁内扣除点P_i的无效解空间S_Pi，获得下一个点可取的有效解空间S_i+1＝S_i‑S_Pi；直至输出所有有效点的集合ΣP。本发明的方法可扩展性强，编程简单，实现难度低，对有严格限制条件的集合生成有着广泛的应用。

技术领域

本发明涉及一种天线阵列拓扑的生成技术，尤其涉及的是一种基于可变取值空间的有效点生成方法。

背景技术

近年来，为了满足大规模雷达探测系统对天线阵的低成本设计要求，大规模稀疏阵列在世界范围内成为了研究的热点。大型稀疏阵天线打破了传统规则阵列的间距限制，在一定的口径面积内使用较少的天线单元数目即可完成波束扫描等功能。而且较大的间距可以在一定程度上抑制单元间耦合，提高单元的工作带宽。

俄国学者Yury V.Krivosheev分析了几种按照子阵相对相位移错位、子阵间加间隙、子阵间加间隙即错位以及子阵旋转的不同形式对子阵进行排布的方法，使大阵的栅瓣得到了一定程度的抑制(Yury V.Krivosheev，A.V.Shishlov.Grating Lobe Suppressionin Phased Arrays Composed of Identical or Similar Subarray，Phased arraySystem and Technology，2010IEEE International Symposium，2010:724-730。基于相同或相似子阵的相控阵天线栅瓣压制方法.2010国际电子工程学会相控阵系统与技术国际会议)。该工作未考虑天线排布的最小间距限制，其子阵内部按照规则阵列进行排布。但实际上，对于大型稀疏阵设计，受到天线单元自身口径拓扑、安装方式、安装环境等条件的影响，稀疏阵阵列单元间一般具有最小间距的限制。

束咸荣等列举了多种稀疏阵的设计方法(束咸荣，何丙发，高铁，相控阵雷达天线，国防工业出版社，2007)。大型稀疏阵设计中广泛采用的模拟阵虚位技术，其阵元位置选择使用的是均匀随机法，取值的参考间距为满阵间距，即半波长左右，在阵列拓扑生成的过程中同步剔除不满足最小间距的点。另一方面，一种随机排列密度渐稀阵的方法，其阵列坐标的取值是随机的在整个取值空间内选取满足彼此间距离大于最小间距条件的点。这种传统的随机排布稀疏阵方案，当阵列稀疏率低，最小间距大时，生成有效的稀疏阵阵列拓扑非常困难，给后续的优化设计带来了巨大的难题。

传统随机取值法生成阵列拓扑的流程图如图1所示，在有严格限制条件的情况下，全空间内随机生成新有效点的效率非常低，大概率会陷入在无效区大量重复生成随机点的情况，如图2中11所示。此外，传统随机方法对限制条件的运算和判断都是基于当前选择点和之前所有已生成点之间的计算结果，在有效点数目庞大时会大大降低生成效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何高效生成有严格限制条件的阵列拓扑，提供了一种基于可变取值空间的有效点生成方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：