任意平面阵综合优化的改进实数遗传算法研究

提出了一种基于本征激励方向图综合的改进实数编码遗传算法.在遗传算法选择算子中引进分裂选择机制,较好地开发了解空间;交叉算子采用了基因交换、中间重组、算术交叉形成综合‘交叉方式,对解的开发深度明显优于单一的传统算术交叉;对变异概率采用渐变控制,有效地扩大了搜索空间,克服了传统算法早熟的现象,良好的搜索结果证明了算法的精确性.算法基于本征方向图综合思想,由于实测本征方向图包涵了互耦信息,有效地解决了阵列天线互耦问题,避免了阵列互耦校正的复杂过程,具有较大的实用价值.     

基于改进遗传算法的非均匀稀布阵列优化

提出了一种对非均匀稀布阵列阵元间距进行优化的改进的遗传算法。该算法在编码时,将阵元间距依据尺寸步长划分为不同的节点,通过对节点的二进制编码,灵活实现带约束阵元间距的遗传编码。在遗传操作过程中,依据不同的进化阶段自适应设定算子系数,有效地提高了遗传算法的收敛性。文中采用同时考虑副瓣电平和渡束宽度的双适应度函数,使优化得到的天线阵列方向图比采用单适应度函数有较好的综合性能。最后通过大量仿真结果验证了这一算法的有效性。     

应用遗传算法进行阵列天线综合

该文采用了两种基于遗传算法的方法对线阵列天线进行了综合。仿真结果表明,这两种方法均能够逼近Chebyshev综合的结果。与Chebyshev法相比,具有灵活性强,不受天线工作频率限制等优点。其中第二种方法将遗传算法与Schelkunoff法结合起来,能够方便精确地在指定位置得到零点并满足其它的优化条件。     

Sparse Planar Retrodirective Antenna Array Using Improved Adaptive Genetic Algorithm

An improved adaptive genetic algorithm is presented in this paper.It primarily includes two modified methods:one is novel adaptive probabilities of crossover and mutation,the other is truncated selection approach.This algorithm has been validated to be superior to the simple genetic algorithm (SGA) by a complicated binary testing function.Then the proposed algorithm is applied to optimizing the planar retrodirective array to reduce the cost of the hardware.The fitness function is discussed in the optimization example.After optimization,the sparse planar retrodirective antenna array keeps excellent retrodirectivity,while the array architecture has been simplified by 34％.The optimized antenna array can replace uniform full array effectively.Results show that this work will gain more engineering benefits in practice.     

平面阵列方向图优化的改进PSO算法

粒子群优化算法(PSO)是合成天线阵列预期方向图的有效手段。但对于某些大型平面阵列方向图复杂的非线性优化问题,该算法收敛速度慢且最优粒子易陷入局部最优解,因而使得算法失效。针对这一问题,该文提出一种改进PSO算法来提高传统PSO算法的收敛特性。该算法在初始化最优粒子时采用解析初值而不是随机初值。对于给定的预期方向图,通过矩阵运算解析对应该方向图的阵元权系数。之后将这些权系数指定为任意一个粒子的解析初值,而种群的其他粒子仍然赋随机初值,之后再衔接标准PSO算法的寻优迭代过程。这种初始化方法使得种群粒子在寻优搜索过程开始之前,即可得到最优粒子初值的有效估计。仿真结果表明,相对于全部粒子赋随机初值的标准算法而言,这种改进算法收敛速度更快,适应度值收敛得更深,因而有效提高了算法的收敛特性,从而能够得到满足预期方向图指标要求的优化结果。     

用遗传算法优化任意稀布率的平面阵列

通过给经典遗传算法(GA)的变异算子赋予新的功能,实现了任意稀布率的平面阵或线阵方向图的优化.研究了遗传算法参数和优化结果之间的关系,仿真结果表明,同时考虑峰值副瓣电平和波束宽度才能获得更满意的稀布结果.归纳得出一个平面稀布阵峰值副瓣电平的估计公式,并和随机稀布阵的公式进行了比较,数值结果表明该公式有一定的工程意义.     

基于动态参数差分进化算法的多约束稀布矩形面阵优化

针对多约束条件下稀布矩形平面阵列天线的优化问题,该文提出一种基于动态参数差分进化(DPDE)算法的方向图综合方法。首先,对差分进化(DE)算法中的缩放因子和交叉概率引入动态变化控制策略,提高搜索效率和搜索精度。其次,改进矩阵映射方法,重新定义映射法则,改善现有方法随机性强和搜索精度低的不足。最后,为检验所提方法的有效性进行仿真实验,实验数据表明,该方法可以提高天线优化性能,有效降低天线的峰值旁瓣电平。

     

基于异法则矩阵映射的稀布矩形面阵优化

针对多约束条件下稀布矩形平面阵列天线的优化问题,提出异法则矩阵映射方法,以获得更低的峰值旁瓣电平。该方法在现有矩阵映射方法的基础上,对矩形平面中不同方向的坐标定义不同的映射法则,以满足实际工程应用中的多个约束条件,将有约束优化问题转化为无约束优化问题。异法则矩阵映射方法可以改善现有方法随机性强和搜索精度低的不足,提高搜索效率。为检验该方法的可行性进行了仿真实验,实验结果表明该方法可以有效降低阵列天线的峰值旁瓣电平。     

基于模拟退火算法的平面稀疏阵优化

大规模稀疏阵列优化时,解空间十分庞大,一般优化算法难以实现.模拟退火算法不是一种解空间遍历算法,因而非常适合用于解决此类问题.利用平面阵的对称性,对解空间进行镜像压缩,进一步提高了优化效率.利用解空间压缩后的模拟退火算法优化得到了一种副瓣特性优良的稀疏布阵方式.     

多约束稀布矩形平面阵列天线的方向图综合

针对多约束稀布矩形阵列天线的优化设计问题,该文提出一种新的矩阵映射(NMM)方法。首先,综合考虑阵元的可分布范围与可分布数量,重新定义阵元坐标矩阵的维数以提高阵元分布的自由度。其次,当坐标矩阵定义的阵元数量大于实际阵元数量时,建立选择矩阵以确定各阵元的取舍。再次,针对现有矩阵映射方法无法完全避免不可行解的问题,构建了一种NMM方法,通过两种不同的矩阵映射函数将多约束优化问题转换为无约束优化问题。最后进行仿真对比实验,实验结果证明了算法的有效性。

     

六边形平面阵旁瓣电平优化的遗传算法

首先对遗传算法作了改良,精心设计了适应函数,使遗传算法可以快速收敛。然后用改进的遗传算法降低天线单元正三角形排列的六边形平面阵的最大旁瓣电平,结果表明通过对激励幅度的优化,六边形平面阵的辐射特性可以获得很大的改善,天线阵的最大旁瓣电平比均匀激励的降低了约11dB。良好的计算结果表明遗传算法是目前求解此类问题的有效方法。     

利用GA实现非对称稀疏线阵旁瓣电平的优化

该文讨论运用遗传算法综合非对称的稀疏直线阵列(阵元从规则栅格中稀疏)。阵元在中心两侧非对称分布的布阵方式提供了可利用的优化自由度,将更有利于提高稀疏阵列的性能。构造了阵元关于阵中心非对称时优化旁瓣电平的适应度函数,仿真结果表明,无对称约束的阵元排列,不仅可以进一步抑制稀疏线阵的相对旁瓣电平(RSLL),而且当阵列由有向阵元组成时,有益于改善阵列波束扫描过程中RSLL的恶化。     

改进的遗传算法包调度研究

多媒体通信网络的服务质量（Quality of Service，QoS）很大程度上依赖于包的调度算法，调度算法根据一定的服务原则来决定会话队列中包的优先级及其在输出链路上的发送顺序。本文介绍了包调度中需要考虑的因素，并将其归结为组合优化问题，在标准遗传算法（Standard Genetic Algorithm，SGA）的基础上提出了针对问题的改进遗传算法（Modified Genetic Algorithm，MGA）及其实施方法，提高了算法的寻优速率。     

非均匀线天线阵优化布阵研究

针对有阵元数、孔径和最小阵元间距约束的稀布直线阵列综合问题,提出了一种基于修正遗传算法(MGA)的综合方法.该方法采用真值编码,个体的描述方式可使搜索空间减小,通过设计用于处理约束的矩阵变换和广义的交叉算子和变异算子,有效地避免了基因重组和变异时出现不可行解.在约束阵列孔径和阵元数的条件下,高效地实现了任意最小阵元间距约束下抑制峰值旁瓣电平(PSLL)的稀布阵综合.文中给出了修正遗传算法的流程,该算法的有效性和鲁棒性在稀布阵列综合的仿真实验中得到了验证.     

稀疏阵列天线综合的遗传算法优化

通过遗传算法优化选择常规满阵中一定比例的工作单元,使阵列在欠饱和状态下达到窄波束低副瓣的要求。以单元的工作状态和激励幅度为优化参量,波束宽度和副瓣电平为适值函数,通过适值缩放和多种群进化竞争使遗传进化稳定地收敛到全局最优。详细分析了稀疏阵的单元布局、稀疏率及单元激励对优化阵列特性的影响。     

Design of Circular Switched Parasitic Dipole Arrays Using a Genetic Algorithm

Circular switched parasitic dipole arrays are designed in this letter, using the method of genetic algorithms. Three possible configurations are proposed: a simple circular array with one element driven and the others short-circuited, and two implementations of double-ring array. In the latter case, an inner ring of parasitic elements is added. Electronic steering is achieved through switching of the elements by circular permutation. The aim of the design is to obtain a desired radiation pattern, and to achieve impedance matching of the single active element. The arrays are simulated with the SuperNEC2.4 package and the induced emf method. Double-ring arrays offer better patterns and more accurate impedance matching than simple circular arrays at 1.8 GHz. The designed arrays achieve SWR values below 2.5 from 1.7 to 1.9 GHz. The radiation patterns remain satisfying in an average bandwidth equal to 6.5% of the carrier frequency.     

基于稀疏互质电磁矢量阵列的MUSIC算法

为增加传统MUSIC算法可分辨的信号源数,该文构造了一对具有互质关系的2维稀疏电磁矢量阵列,并基于此阵列提出了一种基于3维平滑的MUSIC算法。该算法利用两个阵列间的互质关系形成具有更多自由度的互质差合成阵列,并基于3维(2维空域加极化域)平滑算法恢复其自相关矩阵的秩,达到应用于传统MUSIC算法的目的。该算法的最大优势是仅使用二阶统计量即可系统地增加了原阵列的自由度。计算机仿真结果表明所提算法能估计多于物理阵元数的信号且分辨率高。     

Direction-of-Arrival Estimation (DoA) Using Switched Parasitic Planar Arrays and the Method of Genetic Algorithms

An electronically controllable, switched parasitic planar array can be used for the purpose of direction finding. The method proposed in this paper exploits the electronic beam steering, achieved by simply inserting an appropriate digital word in the antenna feeding circuit, to resolve two signals. A genetic algorithm was used to determine the strengths and the angular positions of the incoming signals in the azimuth plane. The results obtained concentrate on wideband signaling in a multipath environment, with and without the presence of noise. The antenna design and the reliability of the direction-finding method are presented. The proposed method is strongly dependent on the type of the receiving antenna (a switched parasitic planar array is superior to a ``uniform' antenna with identical radiation patterns). Increasing the number of radiation patterns available improves the reliability of the method. The reliability of the method slightly deteriorates, as the angular discrimination of the incoming signals becomes smaller, but the results remain quite satisfying.     

一种高精度的毫米波稀疏平面阵列频域类成像算法

本文以手持式毫米波人体安检设备为研究背景,设计了一种工作于90~94GHz频段的稀疏十字阵列,并采用时域相关算法与改进距离徙动算法（Range Migration Algorithm,RMA）对目标进行成像.针对改进RMA算法在推导过程中存在球面波展开为平面波近似和复杂的插值问题,本文提出一种高精度的无需球面波展开和复杂插值运算的基于（Fast Fourier Transform,FFT）的成像算法,在实现过程中不会引入近似误差和插值误差.采用电磁仿真软件建立目标回波模型,进行测试分辨率和噪声鲁棒性的实验.系统方位分辨率达到5mm,满足系统设计指标要求,验证了所提算法的正确性.综合实验结果得出所提算法的计算效率优于时域相关算法并且噪声鲁棒性优于改进RMA算法,在手持式毫米波人体安检设备实时成像的应用中,所提算法的适用性更好.