小规模天线阵列波束指向校准算法研究

基于有源方向图叠加原理和杂草入侵优化算法对小规模天线阵列的波束指向进行了校准。对于小规模阵列,由于天线单元之间的互耦导致阵中每个单元的方向图各不相同,如果使用阵因子理论对其配相,阵列无法扫描到期望的波束指向。为了考虑互耦的的影响,利用有源方向图叠加原理合成整个阵列的方向图;再将杂草入侵优化算法和有源方向图叠加原理进行结合对每个单元的馈电相位进行优化。基于该混合算法,对一个7元平面阵列进行了优化,优化后的相位分布可以使该阵列扫描到期望的波束指向,解决了小规模阵列的波束指向偏差问题。     

基于自适应算法的三维波束赋形技术

为了针对每个移动终端进行动态的三维波束赋形,使三维波束主瓣对准期望用户并且在干扰用户方向形成零陷,构建了均匀平面阵的二维阵列信号模型,研究了基于最小均方误差算法的全局自适应算法,并在此基础上提出了基于降维的局部自适应算法. 2种自适应三维波束赋形算法可以动态地调整阵列单元的权值,自适应地改变天线阵列的方向图,为用户提供实时的跟踪服务. 仿真结果表明,在一定数量的阵列天线单元的条件下,2种算法均可以实现针对期望用户的自适应三维波束赋形.     

浅析移动通信系统中的赋形权值优化算法

随着无线频谱资源的日益紧张,移动通信系统转向利用数字波束赋形技术来提高系统的容量。数字波束赋形技术的关键,是利用赋形权值优化算法对赋形权值进行寻优操作。常用的权值优化算法有遗传算法、粒子群优化算法和交叉熵算法。本文对三种优化算法应用时的关键步骤进行了总结,比较了三种算法的性能,最后对算法应用于时分移动通信系统存在的问题进行了分析。     

利用PSO同时优化阵列天线的辐射和散射特性

类似于辐射方向图乘积定理,推导出直线阵列天线的雷达散射截面(RCS)可分解为单元因子与散射阵因子之积．相比以往仅优化阵列天线辐射特性的工作,可基于此公式运用粒子群优化算法(PSO),通过调整阵元间距来同时优化其辐射和散射特性．仿真结果表明,优化后的辐射方向图峰值副瓣电平降低,单站RCS的栅瓣得到了有效抑制,使其在绝大部分入射角处于低散射状态,从而证明了该方法能同时优化阵列天线的辐射和散射特性．     

改进的粒子群优化算法下的MIMO雷达稳健波束形成

在进行阵列自适应波束形成时,由于阵元导向矢量失配现象的存在,严重影响了常规最优波束形成的性能。考虑阵元的导向矢量误差,运用改进的粒子群优化算法对阵元的导向矢量进行纠正,使其误差达到最小,得到了一种适用于多输入多输出雷达的新的稳健波束形成方法。与现有的应用于MIMO雷达的稳健波束形成方法相比,在导向矢量误差较大或者误差随机变化的情况下新方法具有更高的输出信号干噪比,且其性能一直保持了较高的稳定性。数值仿真结果验证了新方法相比已有算法具有更好的鲁棒性和更高的输出性能。     

基于FOCUSS算法的稀疏阵列综合

以最大稀疏化阵列得到所期望的方向图是稀疏阵列综合理论中的关键问题. 由于阵列天线本身具有稀疏的物理特性, 因此可将稀疏阵列综合归结为稀疏信号的重建过程. 该文提出一种将阵列天线的波束形成问题等效为求解稀疏信号向量的最优化问题的方法, 并利用FOCUSS算法快速准确地得到最大稀疏化的阵列, 以及阵元位置和激励幅度. 理论分析和数值仿真表明了该方法的有效性.     

基于相同阵元数的阵列形式研究

智能天线作为通信领域中一项先进技术，最近得到了大力的发展，波束形成是智能天线技术的核心和理论基础，而阵列形式直接影响到天线的波束形成．通过对不同阵列形式的分析，研究了在相同阵元数情况下各种阵型的方向图．通过一定的准则搜索，对每种阵列得到了一个最优解并给出各种最优阵型的比较．最后通过性能比较得出，外环为奇数中心有一阵元的阵列形式为最优性能比较理想．     

CDMA通信中空间滤波和波束赋形的性能

研究了CDMA移动通信系统中基站智能天线阵抗干扰与噪声的性能；推导了上行空间滤波的输出信千比与信噪比，以及下行采用波束赋形时接收天线的输入信千比与信噪比；给出了阵处理相对于单天线的平均信千比增益与信噪比增益估计公式；并分别基于均匀线阵和均匀圆阵，对上行传统空间滤波器和下行传统的波束赋形器的干扰抑制性能进行了数字仿真计算与分析。     

基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法

针对基于平面阵三维声纳成像系统应用中硬件开销及波束形成计算量大的问题,提出了一种基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法。十字型阵列采用两条一维线阵实现了三维声纳成像,相比于二维平面阵,极大地简化了硬件复杂度。并行子阵算法在此基础上对十字型阵列的接收波束形成过程进行优化。算法将接收阵划分为多个子阵,在各子阵上并行地进行一级频域波束形成,在各子阵之间执行二级波束域波束形成,该两级并行流水线结构,有效地降低了波束形成的计算量。此外,给出了算法在现场可编程门阵列(FPGA)平台上的实现架构。仿真结果显示:本文算法获得了与直接波束形成相近的波束性能,但计算量仅为其一半,并且随着波束数量的增加,其优势会更加明显。     

声矢量阵波束域宽带聚焦MUSIC算法

和阵元域处理相比，波束域处理具有计算量小，分辨信噪比门限低的优点．同时，声矢量传感器拾取了更多的声场信息，联合处理这些信息可以提高声呐的性能．把声压阵的波束域高分辨算法的思想和相干子空间方法(CSM)的思想引入到声矢量阵列信号处理，在Michael Zoltowsk提出的矢量阵的数学模型的基础上推导出了声矢量阵波束域宽带聚焦MUSIC算法，并作了计算机仿真研究，仿真的结果表明：基于矢量阵的波束域宽带聚焦MUSIC、算法无论是在分辨信噪比门限还是在角度分辨能力上都要优于声压阵波束域宽带聚焦MUSIC算法，而二者的计算量相当，和矢量阵阵元域宽带聚焦MUSIC算法相比，矢量阵波束域处理的计算量要远远小于阵元域处理。     

一种等间距圆形阵列的超方向性综合方法

将线形天线阵列超方向性天线综合的概念应用到圆形阵列中,经过理论推导,得到一种圆形阵列的超方向性综合方法。利用该方法得到的圆形超方向性天线阵可以在较小的空间内实现比普通线形天线列更好的方向特性。给出了了解情况个天线单元的圆形阵列分析计算例子。计算结果表明,这种超方向性天线阵较一般的线形超方向性天线阵在方向特性、主波束扫描、前后瓣比等方面有明显的优越性,具有实际应用价值。     

Grid-Based Path Planner Using Multivariant Optimization Algorithm

To solve the shortest path planning problems on grid-based map efficiently, a novel heuristic path planning approach based on an intelligent swarm optimization method called Multivariant Optimization Algorithm (MOA) and a modified indirect encoding scheme are proposed. In MOA, the solution space is iteratively searched through global exploration and local exploitation by intelligent searching individuals, who are named as atoms. MOA is employed to locate the shortest path through iterations of global path planning and local path refinements in the proposed path planning approach. In each iteration, a group of global atoms are employed to perform the global path planning aiming at finding some candidate paths rapidly and then a group of local atoms are allotted to each candidate path for refinement. Further, the traditional indirect encoding scheme is modified to reduce the possibility of constructing an infeasible path from an array. Comparative experiments against two other frequently use intelligent optimization approaches: Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO) are conducted on benchmark test problems of varying complexity to evaluate the performance of MOA. The results demonstrate that MOA outperforms GA and PSO in terms of optimality indicated by the length of the located path.     

Optimization algorithm for ultra-sparse arrays in regional energy focusing

The setting of ultra-sparse arrays is one of key factors for the performance of regional energy focusing.This paper focuses on one of its typical applications:Precision Electronic Warfare by UAV,and proposes an optimization algorithm for ultra-sparse arrays to maximize the performance of regional energy focusing.First,we establish the joint optimization model of the interference waveform and the positions of elements.Second,particle swarm optimization (PSO) is adopted to iterate the positions of elements.Then,the target value of the subproblem is solved for the fitness criterion,as the current array is known in each step of the iteration.Finally,we get the optimal solution of the interference waveform and the ultra-sparse array by this method.Numerical results indicate that the algorithm can optimize the array effectively,and improve the indicators of regional energy focusing obviously.Whether the localization errors of elements exist or not,the algorithm provides a better performance than existing algorithms which only design the interference waveform.     

基于遗传算法的线阵天线优化

运用遗传算法对较为广泛应用的线阵天线进行优化设计与分析. 详细讨论遗传算法应用于线阵优化的基本问题,将矩量法和遗传算法相结合优化出八木宇田天线阵和对数周期天线阵,两种天线优化后电性能和有关文献相比有较大提高,尤其是在降低对数周期天线方向图波瓣前后比时无须增加天线结构,同时可以优化驻波系数、增益等重要参数,从而实现天线指标的最优调和,表明遗传算法在线阵优化上具有极强的适用性.     

Ku波段电磁涡旋相控阵列天线设计

为了能产生性能更好携有轨道角动量的涡旋电磁波,采用微带天线技术,设计了一种新型的相控微带阵列天线.以同轴馈电的圆微带天线为单元,将8个、16个相同的单元天线等间隔的分布在一个同心圆上分别组成两个单圆环和一个双圆环结构的相控阵列天线,并采用等幅且同一环的相邻单元间相位差为常数的方式进行激励.通过电磁场全波仿真软件Ansoft HFSS建模并优化,单圆环和双圆环阵列结构均在中心频率为15 GHz处获得了携有轨道角动量的涡旋辐射方向图.结果表明:虽然单圆环结构的相控阵列天线可通过增加阵元数来改善电磁涡旋性能,但不可避免的造成更大的天线体积;而利用双圆环结构,由于增加一个内环设计自由度,结合内外环的协同优化仿真,通过设置适当的天线阵列结构和相位延迟,双圆环结构较单圆环结构产生的涡旋电磁波有更小的中心轴线开口张角,具有更强的涡旋方向性和更高的辐射增益.     

基于改进的粒子群和遗传算法的混合优化算法

分析粒子群算法在求解组合优化问题中的运行原理,对警车分布的优化问题建立了粒子群优化的数学模型,对基本粒子群优化算法中的速度范围、惯性权重等参数进行了改进,并通过仿真与基本粒子群算法比较,显示改进的粒子群算法,提高了优化结果.在改进的粒子群算法中引入遗传算法,将形成的新混合算法应用到求解警车最优执勤地点的分布问题,并与遗传算法和改进的粒子群算法仿真比较.结果表明,混合优化算法在收敛速度和精度上均有明显的提高.     

可用于基站天线测量的平面波产生器的设计

使用遗传算法优化设计了一种工作于S波段的平面波产生器.该平面波产生器是一个由25单元组成的线阵,它可以在距离其26~34个波长处产生各个切面幅度波动优于1dB、相位波动优于10°的静区,该静区尺寸为0.96m×0.18m×0.96m,其工作频率范围为2.2~2.8GHz.使用该平面波产生器测试时分长期演进通信标准的基站天线,可有效减小暗室面积,提高天线的测试精度.     

基于粒子群优化算法的多阈值图像分割

为确定图像分割的最佳阈值,基于粒子群优化算法提出了一种多阈值图像分割方法.由最大熵或最大类间方差法得到优化的目标函数,用粒子群算法对其进行优化,得到分割的最佳阈值,并用该阈值对图像进行分割.将分割结果与遗传算法的多阈值分割结果相比较可以看出,该算法不仅可实现正确的图像分割,并可使分割速度大大提高.     

正规化方程组的三角约化法——兼谈电子计算机程序

采用高斯约化法或无回代约法计算正规化方程组,计算元素多,数组容量大。本文提出只对下(或上)三角矩阵约化,约化终结时,得到逆阵主对角线以下(或以上)诸元素、未知参数-x_f(或x_j)和残差平方和,利用逆阵诸元素,可求得其它诸解。由此,得到电子计算机程序。