[发明专利]一种基于多目标进化算法的高维多目标天线设计方法

摘要

本发明公开了一种基于多目标进化算法的高维多目标天线设计方法，利用MOEA/D处理高维多目标天线设计问题，通过天线设计邻近子问题的逼近获取天线设计参数。此外，由于天线设计过程所需的电磁仿真的计算代价极大，通常需要选取较小的邻近子问题个数T以加快天线设计速度，然而过小的T会削弱天线设计多样性从而极易陷入局部最优。本发明还提出了多样性检测操作，有效判断当前的天线设计多样性水平以决定设计是否陷入局部最优；然后通过混合更新操作跳出局部最优，从而增加天线设计多样性。本发明提出的方法在设置较小的T值时能同时兼顾天线设计多样性和设计速度，可显著改善高维多目标天线设计问题的设计效率。

主权项

1.一种基于多目标进化算法的高维多目标天线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：依据天线设计需求构建天线初始模型；步骤2：初始化天线设计参数变量，构建N组天线设计参数变量，并将其作为N个天线设计子问题，同时，依据天线设计需求构造m个天线设计目标的目标函数F＝(f1,...,fm)；步骤3：计算每个天线设计子问题的切比雪夫函数值；步骤4：将天线设计参数变量代入天线设计目标的目标函数中，利用电磁仿真工具求解目标函数；步骤5：判断步骤4求解获得的目标函数值是否满足天线设计需求，若满足，则进入步骤6，否则，基于遗传操作生成新的N组天线设计参数变量，返回步骤3，直到获得符合设计要求的天线设计参数变量或者达到遗传操作最大迭代次数；步骤6：选择满足天线设计需求的天线设计参数变量，结束设计过程；所述基于遗传操作生成新的N组天线设计参数变量，获得符合设计要求的天线设计参数变量的具体过程如下：对于N组天线设计参数变量依次进行如下操作：i＝1；1)从第i组天线设计参数变量对应的邻近子问题中随机选择两个邻近子问题序号参数k、l，用于选定两组天线设计参数变量xl和xk，利用所选的天线设计参数变量采用遗传操作生成新的天线设计参数变量y，y＝g_o(xl,xk)；2)根据天线设计约束条件修正y，获得修正的天线设计参数变量y′；3)调用电磁仿真工具计算其m个目标函数值f1(y′),...,fm(y′)；4)更新天线设计目标参考点若则其中，j的取值范围为1‑m；5)依据更新的参考点来更新第i个天线设计子问题的邻近子问题：对每一个邻近子问题i_r∈B(i)，如果切比雪夫函数则令i_r＝y′且邻近子问题i_r的目标函数值为第i个天线设计子问题的T个邻近子问题为B(i)＝{i₁,i₂,...,i_T}，是距第i个天线设计子问题对应的权向量最近的m维影响天线设计的权向量；6)对i进行加1操作，返回步骤1)，直到每组天线设计参数变量均更新完毕。