[发明专利]宽带宽角扫描相控阵天线阵元失效后的方向图重构及修复方法

权利要求书

1.一种宽带宽角扫描相控阵天线在阵元失效条件下的方向图修复方法，其特征在于，该方法是在已知阵列失效位置的情况下，进行如下步骤，达到阵元失效修复的目的，具体包括以下步骤：

步骤1、将相关的失效阵元权值系数赋值为0；

步骤2、计算宽带宽角扫描相控阵天线在阵元失效后的阵列方向图函数，针对线阵失效的问题，适应度函数选取各频点重构方向图中的峰值副瓣电平；面阵中则选取各频点重构方向图对应峰值副瓣电平的累加值作为适应度函数；

步骤3、利用头脑风暴优化算法优化剩余完好的阵元激励，头脑风暴优化算法求解最优值包括如下子步骤：

步骤3.1、初始化种群个体数目，并对每个个体中包含的有效阵元权值进行赋值；BSO算法在搜索空间中随机产生初始种群X即D维的N个个体或思想：

其中，维数对应于优化变量的数量；初始种群中的一个主意由一个向量表示，从而第i个主意在整个D维搜索空间中被随机初始化为：

其中，n是种群规模，d是问题维度，和分别是函数的下限和上限，rand()表示服从0到1均匀分布的随机变量，返回0到1之间的数字；

步骤3.2、解的聚类；聚类分析是根据个体间相似度的差异把收集到的主意分为多个子集的方法，每个子集被称为类或簇，集群策略选用k-means聚类算法；

步骤3.3、评估种群中所有个体的适应值；使用预定义的适应度函数对想法评估后，将对每个集群中的想法进行排名；选择每个集群中的最佳想法作为集群中心；

步骤3.4、生成一个介于0和1之间的随机数，若该值小于概率P_replace，则使用上述想法聚类规则随机生成一个想法来替换随机选择的集群中心；

步骤3.5、种群中个体的更新；思想是基于一个集群或者两个集群生成的，这项操作是由P_generation控制；然后生成一个介于0和1之间的随机数，如果生成的数量小于P_generation，则基于一个集群创建新的想法，否则，将基于两个集群生成一个想法：

其中，一个集群路径下生成想法是根据集群包含的想法数量选择集群；然后，使用集群中心或者同一集群中的随机想法生成一个想法；这项操作由P_onecluster控制，并和生成的0和1之间的随机数比较；若该数小于预定的概率P_onecluster，则选择聚类中心；否则，将选择同一集群中的随机想法；在这两种情况下，都将产生以下想法：

其中，是选择信息量的第d维，是新产生信息量的第d维，n(μ,σ)是均值为μ方差为σ的高斯函数，ξ是一个加权系数用于控制随机扰动的幅度，即步长，计算如下：

其中，max_iteration是最大迭代次数，current_iteration是当前迭代次数，取决于搜索空间的大小，如公式(8)所示：

其中，x_min为优化变量取值范围的最小值，x_max为优化变量取值范围的最大值；

当按照两个集群路径下生成想法时，不是根据与它包含的想法数量成正比的概率选择一个聚类，而是随机选择两个聚类；P_Twocluster控制集群中心和随机想法之间的选择，其方式与P_onecluster控制一个集群想法的生成策略相同；然后，将两个选定的主意通过权重总和合并如下：

其中，R是0到1之间的随机数，然后根据公式(10)创建新的想法；

步骤3.6、将最终种群按照步骤2.2中计算适应度函数，函数最小值对应的个体即为最优结果；

步骤4、将求解得到的最优个体变量值作为剩余有效阵元的激励权值，得到修复后的阵列方向图结果，并以此评估阵列性能。