一种子阵划分方法及子阵级STAP性能分析

对于幅度锥削的均匀线性阵列,本文首先提出了一种有效的基于遗传算法的子阵划分方法,在遗传算法中利用罚函数法避免子阵结构中出现阵元交叉项。然后对子阵级权值进行归一化,使得各子阵级噪声电平相等。最后通过计算机仿真分析了子阵级STAP处理器的性能。仿真结果表明,该子阵结构的天线方向图无明显栅瓣,其STAP杂波抑制性能接近于阵元级STAP处理性能。     

均匀线阵的子阵划分及子阵级权矢量联合优化

大型阵列采用子阵级处理方法可以用小的代价获得较好的处理性能。本文提出一种均匀线阵(Uniform linear array,ULA)子阵级处理方法,该方法综合考虑子阵划分及子阵级幅度权矢量对阵列输出性能的影响,运用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)将子阵划分方式及子阵级幅度权值进行联合优化。通过仿真发现,该联合优化方法可以充分利用阵列划分方式的自由度,在已知阵列输出性能的前提下,准确地提供一组阵列划分方式及子阵级幅度权值。与常规方法相比,联合优化方法降低了阵列设计的计算量及阵列设计周期,并且可以得到性能更有针对性的方向图。本文方法也为大型阵列进行子阵划分提供了理论依据。     

基于遗传算法的用于线阵差方向图优化

对于由单脉冲天线组成的线阵,在阵元级采用经典的泰勒加权获得和方向图的同时,使用遗传算法同时优化子阵结构及子阵加权,从而获得具有良好性能的差方向图。这种方法在大大的节省了硬件成本的同时,其获得的差方向图的性能明显优于只优化子阵加权获得的差方向图。本文给出的仿真结果证明了这种方法的有效性。     

遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用

应用实数编码的遗传算法进行阵列天线方向图综合的优化设计.针对阵列天线方向图综合的特点,运用算法,通过优化单元电流幅度、阵元间距,对阵列天线方向图进行了综合优化,其中包括方向图的波瓣控制和零点生成,并同时压低旁瓣电平使其达到期望值.仿真结果表明,通过优化,天线阵的辐射特性获得很大的改善,在主瓣宽度满足要求的情况下,副瓣电平也可达到-33.6100dB.良好的仿真结果表明遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用是有效的,有良好的应用前景.     

基于粒子群优化算法的共形阵列天线图综合

随着阵列天线技术的发展,可与飞行器、导弹等载体共形的天线阵列得到了越来越广泛的应用.共形阵列天线为满足天线工作特性的同时,不破坏载体的外形结构和空气动力学特性.粒子群优化算法(PSO)是一种通过粒子之间的合作与竞争来实现复杂多维空间的最优区域搜索的优化算法.采用了一种改进的粒子群优化算法,通过增加变异算子,改善了PSO算法的全局搜索能力,对圆柱共形阵列天线的方向图进行了综合,其中采用了具有余弦分布的辐射单元,阵元设置在柱面上,其最大辐射方向为柱面法线方向,通过500次迭代得到不同半径及不同阵元数的优化结果,其中方向图的峰值副瓣电平低于-20dB,说明了PSO算法对解决此类问题的有效性.     

均匀圆阵阵元缺损对阵列方向图影响的分析

阵列中阵元接收信号按照一定加权方式合成,使波束方向图指向期望信号同时抑制其他方向的干扰信号。但是当阵列中有阵元缺损时,会对阵列方向图产生一定影响。本文分析并仿真了均匀加权情况下,均匀圆阵无缺损的波束方向图,同时对比了具有相同波束指向的均匀圆阵和均匀线阵在缺损阵元位于不同位置的波束方向图。仿真表明缺损一个阵元后,均匀加权的均匀圆阵性能下降较多。而当缺损阵元位于不同阵列不同位置时,对均匀线阵影响有较大不同,但是对均匀圆阵的影响则相差不多。     

基于改进杂草入侵算法的阵元失效校正方法

针对天线损伤造成的阵元缺失问题,出现的旁瓣电平升高、主瓣展宽等性能恶化现象,提出一种通过改变计算适应度方法的改进杂草入侵优化算法.算法能够加快程序运行时间,提高算法效率.并利用改进的杂草入侵优化算法,针对-40dB的32单元阵列为例,随机缺失4阵元后进行优化,恢复原方向图副瓣水平.并且为验证算法在实际工程的应用性,针对16阵元天线采集实测数据进行校正优化.结果显示,上述算法能够有效地解决,阵列天线中天线单元失效后方向图恶化问题.     

二维面阵子阵划分及PADBF算法研究

在雷达系统抗干扰优化问题的研究中,自适应数字滤波为主要手段。应用二维面阵子阵划分方法与部分自适应数字波束形成算法中,子阵划分是部分自适应数字波束形成技术为基础。针对二维面阵子阵划分,对降低子阵划分工程实现复杂度大,提出了等功率噪声法与遗传算法(GA)相结合的子阵划分方法,可使同一子阵单元紧密相邻同时避免栅瓣出现。为改善子阵级部分自适应数字波束形成波束旁瓣电平,采用归一法的部分自适应数字波束形成算法,可有效地对干扰进行抑制,显著改善波束旁瓣电平。通过建立二维面阵信号模型,对所提方法进行了计算机仿真,仿真结果证明了所提方法的有效性,可为雷达系统性能优化提供了依据。     

基于遗传算法的低副瓣阵列天线综合

为得到更低副瓣的方向图,建立16单元线天线阵和32×32单元面天线阵遗传算法模型,并对这两类阵列天线方向图进行综合。将综合仿真结果与Chebyshev、Taylor两种传统综合方法进行比较。比较结果表明,遗传算法优化方向图的第1副瓣电平可达-40dB,且优化效率比传统方法高很多。为遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用提供了技术支持。     

基于有限元法串馈微带天线阵的设计与优化

研究毫米波段串馈微带天线阵的优化问题,阵列采用1/4阻抗变换器的幅度加权方法实现低副瓣。针对阻抗变换段与传输线之间存在不连续导致各单元相位的差异而影响副瓣电平进一步的降低,应用有限元法优化传输线的长度进行相位补偿,使各单元辐射同相谐振。仿真结果表明,优化后的方向图副瓣≤-22dB,较优化前降低了7dB,增益15.8dB,波束宽度9.6°,实现了微带阵列天线的低副瓣、高增益、窄波束的指标要求。     

混合MIMO相控阵雷达的交错稀疏阵列设计

针对常规的发射子阵分割会使混合MIMO相控阵雷达的孔径减小和馈电网络复杂度增加的问题,提出一种交错稀疏的发射子阵分割方法,通过寻求最大输出信干噪比的方式获得最佳的阵列结构.首先构建交错稀疏结构下的混合MIMO相控阵雷达模型,运用序列凸近似方法将非凸的目标函数转化为凸函数;然后通过凸优化分别求解出一维和二维混合MIMO相控阵雷达在阵元数目固定和阵元数目作为变量的情况下的最佳阵列结构;最后,通过仿真表明所提出方法不仅可以获得较大的信干噪比和较低的旁瓣电平值,且较常规的子阵分割方式能获得更高的波达方向估计精度.     

基于凸优化的3D变迹函数水下声呐成像算法

针对水下声呐成像算法中旁瓣电平过高的问题,提出一种基于凸优化的3D变迹函数优化方法,用于成像算法之前,以求在波束形成中获得较低旁瓣电平。利用凸优化算法高效求解满足约束条件的阵元激励权值,将激励权值形成一个3D变迹函数,以幅度变迹的方式作用于各阵元接收的信号,并对幅度变迹后的各阵元接收信号采用延时叠加方法波束形成并成像。以主瓣宽度和峰值旁瓣电平作为衡量波束性能的指标,将所提出方法与切比雪夫窗函数方法和未经变迹函数方法处理进行对比,并进行成像仿真。实验结果表明:所提出方法可以有效地抑制波束峰值旁瓣电平,提高成像对比度。     

基于改进遗传算法的圆阵列方向图联合优化

为降低圆阵列方向图的峰值旁瓣电平,提出一种基于改进遗传算法的圆阵列方向图优化方法。将阵元位置和阵元权值作为联合优化变量,以最小化波束方向图峰值旁瓣为目标函数,采用遗传算法优化阵元位置和阵元权值,以增加变量的自由度,在采用双重选择机制的基础上,结合差分进化、内插/外推、单点交叉和多点交叉4种方式实现交叉变异。实验结果表明,该方法能降低陷入局部最优点的概率,具有较好的适应度和较快的收敛速度,使峰值旁瓣电平降低至?12.611 dB。     

Reduction of sidelobe levels in interrupted phased array antennas by means of a genetic algorithm

Interruptions in the regular lattice of a phased array antenna can lead to elevated sidelobe levels in the resulting antenna pattern. A method for reducing the sidelobe level in such an array is presented, based on the use of a genetic algorithm that modifies the element weights in the array. Results are presented for both scanned and unscanned arrays. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2007.     

Synthesis of sparse planar antenna arrays with multiple constraints

Synthesis of symmetrical sparse planar antenna arrays is introduced in this paper. In order to reduce the peak sidelobe level of the radiation pattern, the element positions of the arrays are optimized by invasive weed optimization with complex boundary conditions. The proposed algorithm changes a two‐dimensional optimization problem into a linear problem, which will reduce the complexity of the optimization procedure. The optimization method can constrain the size of the array aperture, the element number of the array, and the minimum spacing of the adjacent elements simultaneously. The simulation results show the robustness and effectiveness of the proposed method.     

一种高性能的二维波达方向估计算法

在二维虚拟ESPRIT算法的基础上,提出了一种高性能的改进算法。改进方法依照子阵数据直接空间平滑的思想对子阵数据进行预处理,用虚拟阵列变换技术实施阵列变换,采用波达方向矩阵法的思路计算二维角度参数。仿真结果表明,相比于空域平滑的DOA矩阵法和空域平滑的二维虚拟ESPRIT算法,该方法在低信噪比情况下对相干信号源具有更好的估计性能,对独立信号源,能够估计出超过子阵阵元数的信号。     

基于信号重构的阵列失效校准方法

针对失效阵元给阵列性能带来的影响,提出一种基于信号重构的阵列失效校准方法。对于理想的均匀分布线列阵,2个相邻阵元相对同一信号源的接收信号之间仅相差一个固定的相移。利用这一点,原本已经失真的失效阵元的输出可以通过合成其他正常阵元的输出信号得到恢复,在一定程度上抑制了阵列失效带来的旁瓣增长。仿真结果表明该方法是可行、有效的。     

一种广域稀布雷达低旁瓣波束形成方法

广域稀布雷达具有抗干扰、抗摧毁能力强等优点,但是其方向图会因阵元稀布而存在大量的高旁瓣。提出一种脉组内捷变频联合波束形成方法,通过在雷达的连续脉组内发射不同频率的信号,并将不同频率的信号进行相参合成,在使主瓣电平不变的情况下,得到更低的旁瓣电平。通过与遗传算法相结合,并设定适当的约束和适应度函数,经迭代优化后的布局,可以得到具有更低的旁瓣电平的方向图。仿真结果表明：经该方法优化后,广域稀布线阵旁瓣电平降低至-11.85dB,广域稀布面阵方位向和俯仰向旁瓣电平分别降低至-14.18dB及-14.73dB。该方法可以有效降低广稀疏阵列的旁瓣电平。