基于遗传算法的任意布阵天线方向图优化

建立了一种通用的适应度函数式，通过遗传算法对八元阵优化，逼近二项式分布和切比雪夫分布，验证了算法的正确性。通过对八元阵方向图不同目标的优化，说明该算法及适应度函数的设计对任意布阵天线方向图多目标优化的有效性。     

一种超宽带相控阵天线阵方向图栅瓣抑制方法

针对超宽带相控阵天线方向图栅瓣抑制难题,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制,基于遗传算法,构建了一种高效的适应度函数计算方法,通过优化设计相控阵天线各阵元间距,最终实现了8-18GHz超宽带阵列天线方向栅瓣的有效抑制。通过与相同阵列长度下等间距时阵列天线方向的频率响应曲线比较,说明了本文算法的有效性。     

基于实数编码遗传算法的稀布阵列综合

针对有孔径和阵元总数约束的线性阵列,提出了一种基于实数编码遗传算法的稀布阵列综合方法。算法中每条染色体基因主要由阵元间距和激励幅度共同组成,采用双变量组合优化的方式为阵列性能优化提供了更多的自由度。采用十进制实数量化编码的方式,省去了二进制编码过程中的解码运算,使算法程序更为简洁,效率更高。以降低阵列方向图的峰值旁瓣电平为目标函数,运用提出的改进遗传算法针对几种不同的线性阵列进行优化仿真,在同等约束条件下将该算法与其他改进遗传算法进行了优化对比,结果表明该算法表现更为出色。     

低峰值旁瓣电平稀布阵综合算法研究

针对稀布阵具有较高峰值旁瓣电平(PSLL)的问题,从阵元对称与否、阵元数奇偶及天线阵列有无栅瓣这三个角度分析、对比了粒子群算法和三种遗传算法进行稀布阵综合的优缺点,并进一步分析了阵元数目、阵列孔径和最小阵元间距对稀布阵PSLL的影响。为进一步降低PSLL,提出在适应度函数中加改进海明窗的方式进行稀布阵阵元位置优化,通过仿真验证了方法的正确性和适用性。     

子阵级相控阵差波束旁瓣抑制新方法

针对采用单脉冲技术的相控阵系统,在子阵级采用数字加权抑制差波束的旁瓣.利用遗传算法优化子阵级加权,构造了加权向量和方向图等两种适应度函数.对只使用一种适应度函数的常规遗传优化方法进行了改进,提出分阶段、多适应度函数的方法:将优化过程分为两个阶段,并分别使用加权向量和方向图参数作为适应度函数.改进方法提高了遗传优化的稳定...     

光纤激光相控阵阵元分布优化方法

提高主瓣的能量集中度和抑制栅瓣问题是当前光纤激光相控阵技术面向应用的关键。文中从说明激光相控阵在技术上难以满足/2的阵元间隔,由此导致诸多栅瓣产生的原因入手,并考虑到目前常用不等间隔栅瓣抑制方法将导致相控阵口径增大的难题,提出了一种将遗传算法引入到光纤激光相控阵阵元分布优化的设想。主要方法是从最大限度抑制栅瓣的角度提出一个与主瓣能量集中度和主瓣/旁瓣对比度相关的适应度函数;将遗传算法中的特征参数与光纤激光相控阵的主要参数相对应;然后以20路阵元/阵元间隔为3倍波长、50路阵元/阵元间隔为20倍波长两种线阵情况为例,分别仿真计算了传统的等间距阵元和不等间距阵元分布,及遗传算法优化阵元分布三种情况,得到的光纤激光相控阵远场能量分布、主瓣能量集中度和主瓣与最大栅瓣对比度,并对其进行了比较。结果表明,遗传算法较等间距、不等间距方法的主瓣能量集中度分别提高了9.69%、3.33%,主瓣与第一栅瓣能量对比度分别提高了13.12%、9%。由此可预期基于遗传算法优化的相控阵有望在同等激光发射总功率下获得更远的作用距离。     

排队"梯度"浮点数编码遗传算法

文章主要论述了浮点数编码遗传算法优化的问题。充分利用个体及其适应度函数值的已知信息,依据一定算法得到“梯度”信息,从而加快算法的收敛速度。但如果个别适应度函数值相对较大(例如是全体适应度函数值平均值的100倍以上),则上述利用“梯度”信息的优势尽失。为了解决此问题,提出排队“梯度”浮点数编码遗传算法。最后用典型的四个常用测试函数分别对简单浮点数编码遗传算法、利用“梯度”信息的浮点数编码遗传算法和排队“梯度”浮点数编码遗传算法的性能进行了测试和比较。     

遗传算法在非对称单脊波导缝隙天线设计中的应用

将遗传算法成功地应用到非对称单脊波导缝隙天线的优化中,详细讨论了脊形波导缝隙天线进行优化的适应度函数的设计。整个优化过程分为两步进行:首先对天线阵元激励幅值进行初步优化,随后进行波导缝隙偏置以及脊波导双边槽深的优化,并且动态处理阵元间的互耦,最后结合Elliott设计思想采用遗传算法得出了4 cm(1×10)缝阵结果,从而验证了GA算法的有效性与准确性。     

一种有阵元间距约束的稀布阵天线综合方法

提出了一种基于改进遗传算法的稀布阵综合新方法,用于优化设计有最小阵元间距约束的稀布线阵.该方法利用个体的实值编码提高了遗传算法的优化效率,通过设计遗传操作预处理和后处理,并采用一种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.在给定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稀布线阵峰值旁瓣电平的稀布直线阵列综合.给出了应用该方法的具体步骤,并通过仿真实验证实了该方法的有效性和稳健性.     

基于粒子群优化的宽带同心圆环阵型优化方法

同心圆环传声器阵列广泛应用于声成像阵列系统,能有效地抑制干扰并确定声源位置。在限定阵元数量、阵列最大孔径和最小阵元间距等条件下,提出了一种利用粒子群算法设计宽带低旁瓣同心圆环传声器阵列的方法。该方法通过构造一个反映宽带信号在扫描区域内旁瓣水平的适应度函数,以圆环半径和阵元偏转角作为联合优化参数,基于粒子群优化算法实现了阵型的快速优化求解。仿真实验表明,该方法获得的优化阵型在扫描范围内的整体旁瓣水平低于以最高旁瓣级为适应度函数得到的最优阵型,也低于仅优化圆环半径获得的最优阵型,这说明了该优化方法的可行性和有效性。     

基于混合变异差分进化算法的均匀面阵稀疏优化

差分进化算法(DE)已被广泛应用于解决稀疏面阵优化问题,针对DE 算法早熟、全局搜索能力差、容易陷于局部最优的问题,提出一种混合变异差分进化算法,通过加入概率因子来平衡算法收敛速度与全局搜索能力,以阵列孔径、阵元数量以及阵元间距为约束条件,将算法中的实数编码转化为二进制编码,以方向图平面峰值旁瓣电平之和最低为目标函数,通过优化后得到的阵元分布,得到稀疏优化阵列的三维方向图。仿真结果表明:该方法在满足约束条件的同时,能够避免算法早熟得到较优的目标函数值,概率因子为算法提供了额外的自由度。     

不需要特征值分解的几种幂迭代算法研究

针对MUSIC算法中协方差矩阵特征值分解运算量大,难以在嵌入式系统中实现的问题,分析了普通幂迭代算法、逆幂迭代算法和特征值平移幂迭代算法3种幂迭代算法,比较了它们的优缺点。并且考虑到麦克风阵列采集到的声信号为宽带信号,分析了阵元间距选择的影响。并用计算机仿真来验证,在选择合适阵元间距的基础上选取特征值平移幂迭代算法可以代替特征值分解,降低了运算的复杂度。     

基于PSO-MUSIC算法的分布式目标DOA估计

提出了一种基于粒子群优化算法（PSO）和多重信号分类（MUSIC）算法的分布式目标波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计方法。在空间欠采样情况下,该方法首先利用粒子群优化算法优化阵列阵元间距,得到阵列天线方向图高旁瓣电平最小情况下的阵元间距,阵列阵元间距决定了阵列流形,然后在该阵列流形下构造分布式目标信号模型,最后结合分布式目标导向矢量和MUSIC算法获得空间欠采样情况下分布式目标中心DOA的准确估计。仿真结果表明了该方法的有效性。     

采用频率聚焦的声源DOA估计方法研究

聚焦技术就是把宽带信号聚焦到某一个确定的频率上近似成窄带信号。麦克风阵列接收的声音信号相对频率范围更大,达到3～4个数量级,如何选择聚焦频率就成为估计算法的关键问题。为了应对多重信号分类(Multiple Signal Characteristic,MUSIC)算法对阵元间隔的要求,防止出现多值模糊。根据宽带聚焦算法的思想,从聚焦后的窄带信号入手,分析了阵元间隔对MUSIC算法的影响。验证了一种按阵元实际间距选择聚焦频率的方法,通过仿真表明了该方法的可行性。     

基于粒子群算法的非均匀稀布阵列综合

给出了一种基于粒子群算法的非均匀稀布阵列综合方法,设计有最小阵元间距约束的稀布阵,通过加入间距约束向量改进了适应度算法,不仅减小了布阵空间,而且消除了优化过程中的不合格个体。在给定阵列孔径和阵元数的条件下,实现了最小阵元间距约束下抑制栅瓣,降低旁瓣电平的阵列综合。通过仿真实例,验证了此方法的高效可行性。     

Element spacing limitations of Dolph-Pritchard optimum endfire arrays

It is generally accepted that the Dolph-Pritchard technique for computing optimum or Chebyshev radiation patterns for single-lobe endfire arrays is valid for any array element spacing less than one-half wavelength. However, it can be shown that multiple-lobe radiation patterns will be obtained using this technique for element spacing less than one-half wavelength. A maximum element spacing for single-lobe radiation patterns can be derived, and this spacing is a function of the major-lobe-to-sidelobe amplitude ratio as well as the order of the Chebyshev polynomial. In general, for large amplitude ratios this maximum spacing approaches one-quarter wavelength.     

A numerical pattern synthesis algorithm for arrays

A numerical technique for pattern synthesis in arrays is presented. For a given set of elements, the technique allows one to find a set of array coefficients that steer the main beam in a given direction and yield sidelobes meeting a specified criterion, if such a set of array coefficients exists. If the pattern specifications cannot be met with the given elements, the algorithm finds the best attainable pattern. The advantage of this technique is that it can be used with an arbitrary set of array elements. Different elements in the array can have different element patterns, and the array can have arbitrary nonuniform spacing between elements. The synthesis technique is based on adaptive array theory. The given array elements are assumed to be used as the elements of an adaptive array. The main beam is pointed in the proper direction by choosing the steering vector for that direction, and the sidelobes are controlled by introducing a large number of interfering signals at many angles throughout the sidelobe region. The algorithm iterates on the interference powers until a suitable pattern is obtained     

Optimizing a large array configuration to minimize the sidelobes

A new method of minimizing sidelobes of a large array whose element spacing is much larger than the wavelength has been developed. The analytical expression for the first derivative of the array beam with respect to the element shift of the array is obtained. Using this expression, it is possible to minimize the value of a beam pattern for a given direction. The minimization of the array's worst sidelobe is carried out iteratively. At each iteration, the worst sidelobe found is suppressed. A task in the National Radio Astronomy Observatory (NRAO) astronomical image processing system (AIPS) was written to apply the optimization algorithm. This task provides the optimization of the array's element position and plots the initial and optimized configurations. The optimization can be carried out under the following constraints: doughnut, two circumferences, topography, and minimum spacing between the array elements. Another constraint can be added. The area of the sidelobes' minimizing is the circle in the sky with the center at the main beam     

基于FFT的阵列方向图快速计算

分析了等距线阵方向图与傅立叶变换的一致性,用FFT算法进行阵列方向图快速计算。通过严格的数学推导,揭示变换序列与可见空间的关系,讨论了不同单元间距情况下的处理方法。文中结合实例,阐述了FFT算法在阵列方向图计算中的应用技巧,如扫描处理方法、指向分辨精度和边缘数据点估计,并指出用FFT算法计算阵列方向图其运算速度可提高一个数量级以上。