共形球面阵天线的三维方向图综合算法

在粒子群算法的基础上,吸收了目前主流优化算法的优势并加以改进,得到了一种适用于共形球面阵天线的三维方向图综合算法,该算法针对共形球面阵天线的方向图综合问题,在预先获得天线单元方向图数据的前提下,优化后可以得到三维空间任意指定波束指向及波束宽度的方向图。仿真结果表明:这种三维方向图综合算法可以有效解决共形球面阵天线的方向图综合问题。     

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.     

基于改进风驱动算法的非等间距直线阵综合

针对风驱动优化(WDO)算法在解决非等间距直线阵方向图综合问题时收敛精度不高和局部寻优能力不足等缺陷,提出一种小波变异风驱动优化(WDOWM)算法,其中的小波变异算子采用随机化思想丰富了种群多样性。应用该算法综合不同数目阵元到非等间距直线阵方向图实例中,采用二阶多因素多水平的均匀设计方法确定算法参数组合。仿真结果表明,在要求低旁瓣电平和给定方向零陷的情况下,该算法的收敛精度和收敛速度均优于基本风驱动优化算法;与采用粒子群(PSO)算法优化此问题的已有文献相比,所提算法综合的效果更佳。仿真结果说明了所提算法性能良好,适用于天线阵综合问题。     

基于遗传算法的圆柱阵列稀疏方法

由于共形阵列所具有的特性,使其正得到日益广泛的应用,但其耗用较多的阵元,方向图具有相对主瓣较高的旁瓣电平。为此,针对基本的共形阵列——圆柱阵列的天线阵元,应用经典遗传算法,以阵元的工作状态为优化参量,对其进行稀疏。减少了阵元数量,仿真结果表明,该方法能有效地降低圆柱阵列的旁瓣电平。     

基于遗传算法的深空探测天线综合

为了改善深空探测中共焦面阵列馈电抛物反射面天线的可视范围,提出一种基于遗传算法的扫描波束综合方法。基于物理光学法计算共焦面馈电阵中每个馈源照射反射面的次级远场方向图,利用遗传算法优化得到的权值对各次级方向图加权合成期望的波束。仿真和分析结果表明：提出的基于遗传算法的共焦面阵列馈电反射面方向图综合与传统共轭场匹配方法相比,可控制旁瓣电平,更精确综合出期望方向图,扩大深空探测天线的可视范围。     

基于改进风驱动优化算法的稀疏阵列旁瓣抑制方法

针对阵列稀疏通常会引起波束方向图旁瓣电平抬高的问题,本文提出了一种基于改进风驱动优化算法和凸优化的稀疏阵列旁瓣抑制方法。该方法首先针对传统的风驱动优化（Wind driven optimization, WDO）算法缺少普遍适用的参数设置方案,提出了一种结合高斯分布的改进风驱动优化算法。将半圆阵方向图的峰值旁瓣电平作为目标函数,采用改进的WDO算法作为全局优化算法来优化阵元位置,同时采用凸优化算法作为局部优化算法来高效求解有效阵元的最优加权系数,确保了阵元位置和权值的理想匹配。仿真结果表明,在稀疏 阵列阵元数一定的情况下,算法可有效降低旁瓣水平,具有更好的全局寻优能力和更快的收敛速度,为稀疏阵列的旁瓣抑制提供了有效的优化设计方法。     

最速下降与共轭梯度在数字波束形成中的研究

在自适应波束形成技术中,共轭梯度法是求解最优化问题的一种常用方法,最速下降法在不需要矩阵求逆的情况下,通过递推方式寻求加权矢量的最佳值。文中将最速下降法与共轭梯度法有机结合,构造出一种混合的优化算法。该方法在每次更新迭代过程中,采用负梯度下降搜索方向,最优自适应步长,既提高了共轭梯度算法的收敛速度,又解决了最速下降法在随相关矩阵特征值分散程度增加而下降缓慢的问题,具有收敛速度快,运算量低的特点。计算机仿真给出了五阵元均匀线阵的数字波束形成系统实例,分别从波束形成、误差收敛及最佳权值等方面与传统LMS 算法进行了比较分析,结果表明了该方法的可行性与有效性。     

基于ResNet的和差共阵DOA估计

传统互质阵列的差分共阵存在“空洞”,即缺少一些虚拟阵列元素。论文采用和差共阵形成更大尺寸的连续虚拟阵列,保留了传统的互质阵列配置,同时,将残差网络（ResNet）应用于到达方向（DOA）估计算法。论文采用的算法先将和差共阵输出的空间平滑矩阵处理后,得到特征数据,然后输入到ResNet中,将DOA估计转变为特征数据和DOA之间的非线性映射关系。通过ResNet对信号分类来实现DOA估计,相比于传统的互质阵列,基于ResNet的和差共阵DOA估计算法具有更强的准确性和适应性。     

共形阵机载雷达杂波非平稳特性及抑制方法研究

分析了共形阵机载雷达的杂波非平稳特性,并结合该特性提出了一种非平稳杂波环境下的Doppler补偿方法.不同于传统的线阵天线,共形阵天线的三维空间结构决定了应在四维频域研究其杂波分布.针对这个特点,对共形阵机载雷达的杂波非平稳特性进行了理论分析,揭示了共形阵杂波非平稳现象的本质机理,并得出在任意摆放姿态下共形阵机载雷达均存在杂波非平稳现象这一结论.在此基础上,提出了在四维频域对主杂波进行联合补偿的空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)方法.经仿真验证,在共形阵机载雷达非平稳杂波环境下,利用本文所提STAP方法的杂波抑制性能显著优于传统的Doppler补偿STAP方法.     

近场麦克风阵列定点波束形成优化方法

为了有效的抑制干扰和噪声,该文在近场定点波束形成算法的基础上,研究麦克风阵列输出距离图和方向图的优化,通过施加不同距离和方向的虚拟干扰,来压低距离图和方向图的旁瓣,干扰强度随给定位置旁瓣高度而自适应的调整,最终实现阵列对期望信号形成的波束图优化,计算机仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。     

An extended particle swarm optimization algorithm for pattern synthesis of conformal phased arrays

In this article, an extended particle swarm optimization (EPSO) algorithm is proposed for designing conformal phased arrays. On the basis of traditional particle swarm optimization (PSO), novel velocity updating mechanism, new exceeding boundary control operator, and global best perturbation are introduced in EPSO to overcome the drawbacks of PSO. To validate the efficiency of the proposed algorithm, both the classical test functions and the scenarios concerning a 1 × 9‐element cylindrical conformal phased array and a 3 × 9(27)‐element cylindrical conformal array with flat‐top shaped‐beam pattern are presented. Simulation results show that the proposed method is superior to genetic algorithm (GA) and PSO when applied to both the classical test functions and the practical problems of conformal antenna array synthesis. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Int J RF and Microwave CAE, 2010.     

Convergence Analysis of Iterative Laplace Transform Methods for the Coupled PDEs from Regime-Switching Option Pricing

This paper aims to analyze the convergence rates of the iterative Laplace transform methods for solving the coupled PDEs arising in the regime-switching option pricing. The so-called iterative Laplace transform methods are described as follows. The semi-discretization of the coupled PDEs with respect to the space variable using the finite difference methods (FDMs) gives the coupled ODE systems. The coupled ODE systems are solved by the Laplace transform methods among which an iteration algorithm is used in the computational process. Finally, the numerical contour integral method is used as the Laplace inversion to restore the solutions to the original coupled PDEs from the Laplace space. This Laplace approach is regarded as a better alternative to the traditional time-stepping method. The errors of the approach are caused by the FDM semi-discretization, the iteration algorithm and the Laplace inversion using the numerical contour integral. This paper provides the rigorous error analysis for the iterative Laplace transform methods by proving that the method has a second-order convergence rate in space and exponential-order convergence rate with respect to the number of the quadrature nodes for the Laplace inversion.     

认知MIMO网络中增强型干扰对齐算法

针对认知多输入多输出（MIMO）网络中传统基于最大信干噪比的干扰对齐算法,在发送多数据流时随着信噪比的增加不易收敛以及数据流之间的干扰突出的问题,提出一种充分考虑数据流间干扰并进行迭代限制的干扰对齐算法。首先,次用户通过编码设计消除主次间的干扰;然后,在消除主用户之间和次用户之间干扰时,根据信道互易性,运用广义瑞利熵计算基于最大信干噪比算法的预编码与干扰抑制矩阵,并在迭代过程中,每次迭代始终使预编码与干扰抑制矩阵先满足干扰功率在期望信号空间最小;最后,结合次用户间MIMO干扰信道、主次用户间构成的MIMO干扰信道以及次用户网络干扰对齐的必要性,推导出次用户可达自由度上限。实验结果表明,相比传统最大信干噪比算法,所提算法在信噪比较低时次用户总容量无明显提高,但随着信干噪比的增加其优势越来越明显;当达到收敛时,所提算法迭代次数比传统最大信干噪比算法约减少40%。因此,所提算法能够提高系统容量且加快收敛。     

分域设计迭代学习控制器抑制非重复性扰动

为了抑制迭代方向上已知重复样式的非重复性输出扰动,提出了迭代学习控制(Iterative Learning Control,ILC)的分域算法。时间域内设计传统PID型迭代学习控制器,并且优化其参数;迭代域内利用内模原理抑制非重复性输出扰动,跟踪期望轨迹;利用加权思想将两者相结合,得到迭代学习控制器的分域设计算法。相对于已有算法,建立了针对一般扰动的设计框架,并且合理配置了算法的参数,使收敛速度及精度有所提高。仿真结果说明了该算法的有效性。     

基于模式空间算法的声源二维DOA估计

针对传统高分辨率谱估计法估计远场声源波达方向（direction of arrival, DOA）时计算量大、对相干信号估计失准的问题,本文提出一种改进的基于圆形麦克风阵列和四阶累积量的声源二维DOA估计算法。该算法结合了圆阵定位无死角的优势和矩阵虚拟扩展获得更多声源定位信息的长处。首先利用模式空间变换将均匀圆形阵列（UCA）虚拟化成2K+1个均匀线性阵列（ULA）,并应用空间平滑技术将虚拟线性阵列划分成L个子阵;接着利用四阶累积构造方法提取有效阵元信息并去掉冗余数据,通过重构矩阵得到新的接收数据;最后通过Music-like算法搜索谱峰获得声源信号的方位角和俯仰角。仿真结果表明,在信噪比较低时,相比传统的高分辨谱估计算法,本文算法可实现对远场相干信号的高精度估计;同时本文算法也具有更低的均方根误差性能,且能有效减少运行时间。     

基于迭代加权L1范数的稀疏阵列综合

针对阵列天线在相控阵雷达、卫星通信以及MIMO雷达系统等实际应用中重量、尺寸和成本受限的问题,提出了一种基于迭代加权[L1]范数的稀疏阵列综合方法。通过对稀疏阵列综合理论的分析,提出使用加权[L1]范数代替[L0]范数,避免了NP问题的求解;通过复数求导结合启发式近似方法对阵列激励进行优化选择,即可得到一个其辐射波形逼近给定的期望值的稀疏阵列。仿真结果表明,与现有的稀疏阵列综合方法相比,该方法可以在满足辐射特性的前提下得到阵元数目更少同时孔径更短的阵列。     

Pose Estimation using Point and Line Correspondences

The problem of a real-time pose estimation between a 3D scene and a single camera is a fundamental task in most 3D computer vision and robotics applications such as object tracking, visual servoing, and virtual reality. In this paper we present two fast methods for estimating the 3D pose using 2D to 3D point and line correspondences. The first method is based on the iterative use of a weak perspective camera model and forms a generalization of DeMenthon's method (1995) which consists of determining the pose from point correspondences. In this method the pose is iteratively improved with a weak perspective camera model and at convergence the computed pose corresponds to the perspective camera model. The second method is based on the iterative use of a paraperspective camera model which is a first order approximation of perspective. We describe in detail these two methods for both non-planar and planar objects. Experiments involving synthetic data as well as real range data indicate the feasibility and robustness of these two methods. We analyse the convergence of these methods and we conclude that the iterative paraperspective method has better convergence properties than the iterative weak perspective method. We also introduce a non-linear optimization method for solving the pose problem.     

基于ESO迭代学习算法的故障估计

针对基于迭代学习的故障估计器方法,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)思想的迭代学习算法,以提高虚拟故障的收敛速度。该算法将ESO的输出误差非线性反馈机制用于迭代学习过程,利用故障估计器当前输出残差的非线性函数修正下次迭代时的虚拟故障值。对所建立的故障估计器的收敛性进行理论分析,并在此基础上进行了仿真实验。仿真结果表明,所提出的算法具有良好的收敛速度和故障估计精度。     

遗传布局算法

VLSI门阵列模式布局是一类NP完全问题，传统的分析、研究方法和求解策略不能提供优化布局。文中将遗传算法应用于门阵列模式布局，提出了遗传布局算法，设计了相应的选择函数、交叉算子和变异算子，使布局的构形更趋合理。模拟结果表明，应用遗传布局算法能在较短的时间内提供优化解，为解决大规模、复杂的布局问题提供了广阔的前景。     

Systolic Preconditioned Algorithms for the Iterative Solution of Linear Systems

Systolic algorithms for preconditioned iterative procedures are described and discussed in relation to existing systolic arrays for iterative methods applied to the systems of linear equations arising from the solution of partial differential equations. In boundary value problems it is shown that if the cost of the preconditioned systolic arrays in terms of hardware is related to the (standard) iterative methods, then savings in the number of array cells can be made when the system involved is large and sparse (narrow bandwidth) with a significant improvement in convergence rate.