[发明专利]一种基于继承性准全域分段搜索的波束展宽算法

说明书

本申请公开了一种基于继承性准全域分段搜索的波束展宽算法，该包括：步骤S1，计算待优化方向图中待优化方向图的展宽倍数，并根据展宽倍数将待优化方向图进行排序；步骤S2，计算相邻两个待优化方向图之间展宽倍数的比值，当判定该比值大于或等于约束阈值时，根据预设目标指标，在相邻的两个待优化方向图之间，插入虚拟待优化方向图，记作修订待优化方向图；步骤S3，根据泰勒函数，计算修订待优化方向图组的通用幅度分布；步骤S4，根据相位激励计算公式，采用分段式搜索算法，计算修订待优化方向图的相位激励。通过本申请中的技术方案，提高方向图的优化效率，解决阵列天线中快速波束展宽的计算需求，使得阵列天线具有连续的波束特性。

技术领域

本申请涉及阵列天线雷达成像的技术领域，具体而言，涉及一种基于继承性准全域分段搜索的波束展宽算法。

背景技术

快速波束赋形算法，是阵列天线领域中的重要技术，其主要实施方法可分为以下两类：

第一类是通过目标方向图直接解析计算，得到每一个辐射单元的幅度和/或相位分布。如：基于远场方向图解析算法，通过该算法，可以解析获取阵列天线中，每个辐射单元的幅度和相位分布。

但是该算法的应用场景限制较多，通常情况下，不能准确描述展宽后的方向图；且根据快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation,FFT)求解的幅度和相位激励，往往在工程上较难实现；此外其方向图对幅度和/或相位误差的变化相对敏感。因此，上述方法，在实际工程领域中的应用相当有限。

第二类是通过快速搜索算法引擎，通过大量随机数或伪随机数，迭代生成若干组、潜在符合要求的、所有阵元的幅度和/或相位分布，计算每一幅度和/或相位分布所对应的方向图，从这些方向图中，选择与目标函数最接近的方向图，从而确定所有阵元的复激励。

此类快速搜索算法的主要不足之处主要有三点：

第一，幅度和相位分布的求解过于依赖随机量，可重复性较差；

第二，此类算法需要实时优化算法引擎，以避免最终求解结果无法收敛或仅收敛于局部极值；

第三，此类算法的收敛速度，很大程度上取决于获得首批(或首个)接近目标的初值所用的计算量，其求解效率不具可预见性。

而现有技术中，对于电大尺寸阵列天线，特别是待优化方向图数量达到1000个左右的大型阵列天线，这类阵列天线对波束展宽算法的可重复性、计算效率和算法的收敛效率均有较高的要求，之前提及的相关算法引擎，往往不能同时满足上述三项要求，通常会导致天线波束展宽算法的计算效率、算法稳定性的降低。基于上述考虑，需要重新设计兼顾可重复性、计算效率、收敛效率，且在实际工程领域中易实现的相控阵天线的快速波束赋形算法。

发明内容

本申请的目的在于：解决阵列天线中快速波束展宽的需求，解决传统阵列天线波束赋形算法过分依赖随机量或伪随机量，求解速度慢，求解过程不稳定等问题，提出一种基于继承性准全域分段搜索的波束展宽算法，具有求解速度快，不依赖随机量，求解结果可重复，覆盖性良好，较难收敛于局部极致等优点。同时，由于该算法在优化过程中，都使用相近波束宽度方向图的幅度和相位分布作为初值，可通过归一化的目标函数，实现不同波束宽度方向图的求解，且求解获得的方向图，与相近波束宽度的方向图波束特性类似，特别适用于孔径合成雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)，同一模式中多组方向图的优化，其优化结果具有连续性。

本申请第一方面的技术方案是：提供了一种基于继承性准全域分段搜索的波束展宽算法，波束展宽算法适用于阵列天线的波束展宽确定，该算法包括：

步骤S1，计算待优化方向图中待优化方向图的展宽倍数，并根据展宽倍数，将待优化方向图进行排序；