基于改进遗传算法的圆柱共形天线阵方向图综合
基于遗传算法的圆柱共形微带天线阵的综合
图 ２ 十一元共形阵侧 视图
２ 应 用 遗 传 算 法 实现 阵 的优 化
遗传算法是一种借鉴生物界 自然选择和 自然遗传机制的随机搜索算法 ， 不依赖于梯度信息， 而是通 过模拟 自然进化过程来搜索最优解 ， 基本过程 ： ①编码 ，确定种群规模 ； ②选取适当的评价函数 ， 确定 循环 终止 条件 ；③ 三个 基本操 作 ：选择 、交 叉 、变异 。 （ ）本 文采用 二进 制编 码来 表现个 体 的遗传 基 因型 ，编码 的长 度取 决 于变量 定义 的精度 。如果 以 １ 二进 制数 表示 幅度 参数 ， Ｙ 表 示相 位参 数 ， Ｚ 表示 位置移 动参 数 ，对 于对称 激励 、对称排 列 的圆柱 共 形 十一元 阵 ，幅度 参数可 减少 到 ５ ，相位 参数减 少到 ６个 ，位 置参 数减少 到 ５个 ，因此 ，个 体的染 个
关键词 ：遗 传 算法 ；微 带 天线 ；共形 阵 ；方向 图
中图分 类号 ：Ｔ ８ ０１５ Ｎ ２ ．＋ 文献 标识 码 ：Ａ
引 言
微带 天线 具有 低剖 面 、质量轻 、 于共 形 的优点 ，共形 天线 的特 点是 不破 坏共 形体 的流线 结 构 ， 易 低 雷达 散射 截 面 （ Ｃ ，因而被 广泛应 用 于现 代空 间飞行 器 和 民用 通 信领域 ，对 不 同的应 用领 域 ，要求 Ｒ Ｓ） 天线 有 不同 的 电磁 特性 ，单一 的微 带 天线 辐 射场 分布 往往 是半 空 间的全 向覆 盖 ，而且 辐 射 、 接受 功率有 限 ，多数情 况不 能满 足需 要 ，而数 目众 多 的微 带 天线组 成 的孔径 天线 阵列 ，既能克 服单 个天线 的缺 点 ， 又能通 过改 变各 单元 天线 的 电参数 ， 实现 对 天线 远 场方 向 图的灵 活控 制 ，同时飞 行器 的一般 外 形都呈 柱 状结构 ，因此 ，研究圆柱共形微带天线阵的综合具有现实意义。 共形 天线 阵方 向 图一 般不 能表 示成 显试 ，无 阵 因子 。基于梯 度 信息 的经 典 的阵列 天线 的综合方 法 ， 除少数情况外 ，一般不能直接应用于共形天线阵的综合 。并且优化参数单一 。而遗传算法 （ Ａ） Ｇ 对于 多参 数 、 可微 、 至不 连续 的 目标 函数 的优化具 有 独特 的优 势 ， 为在众 多 工程领 域 广泛应 用 的智能 不 甚 成 算法之一 。对于共形阵目前主要有 ２种 ：一种是把曲面的阵等效为直线阵 ，再以经典的方法优化 ¨ ， 该方法优点是简便易行， 缺点是不能同时进行多种参数 的优化。另一种方法是遗传算法优化共形阵 ， 已 有 的文献 大 多是对 直线 阵 ，圆 阵等有 阵 因子 的阵研 究 。 本文针对图 １ 所示的部分柱面共形天线阵方 向函数无阵因子的特点 ， 结合遗传算法的优势 ， 把遗传 算法应用于优化圆柱共形微带天线阵的研究。 实践表明 ， 传算法对 于共形阵方向图的灵活赋形简便有 遗 效
基于改进遗传算法的天线方向图
１
引言
早在上世纪 60 年代智能天线技术就已经应用于军事通信。
随着技术的发展和成熟，现已将其广泛应用手机通信等民用无 线通信方面。智能天线中的自适应波束形成技术能自动将高增 益的窄波束对准期望信号来波方向，并对其他干扰信号进行抑 制， 以达到提高通信系统容量和改善通信质量的目的。 为了估计 天线阵列的性能和误差， 需要一系列的性能指标： 主瓣位置和宽 度、 最大旁瓣电平、 干扰零陷深度、 干扰信号干扰信噪比等。 工程 科研中常采用天线方向图来直观表达天线阵列的性能。 自适应波束形成算法即针对天线方向图所对应的函数， 动 态调整函数参数，使得参数取值在特定的环境下较为合理， 满 足通信需求。传统的自适应波束形成算法有最小均方差算法、 递归最小二乘算法和采样矩阵求逆算法。近几年， 不少学者将 多种智能优化算法应用于波束形成研究中， 并取得了不错的效 果。遗传算法也在阵列天线方向综合上应用频繁， 成功的实现 了阵列天线稀疏， 降低最大旁瓣和控制零陷位置的生成。
2012 年 1 月 第DUSTRY SCIENCE AND TECHNOLOGY
计算机与信息技术
基于改进遗传算法的天线方向图研究
伍麟珺
（湖南工学院电气与信息工程系， 湖南 衡阳 ４２１ ００１） 【摘
提出了整数编码、 取补变异、 要】 天线方向图是衡量天线阵列各项性能的直观表达。针对传统遗传算法存在的不足， 邻近搜索、 跨代局部竞争几点改进。通过改进兼顾了参数精度和计算量， 不易早熟陷入局部最优解， 且收敛速度更快。仿真结果表 明， 采取的对遗传算法的改进措施是切实可行的。 遗传算法； 局部跨代竞争 【关键词】 天线方向图； 【中图分类号】 T N 820 【文献标识码】 A （2012） 01 － 59 － 02 【文章编号】 1003- 2673 制编码存在着连续函数离散化的问题。 在解空间取值连续的条 件下， 精度和编码长度难以两全， 编码长度精简可能导致精度 不够， 满足精度要求有可能使编码长度过大。浮点数编码是指 个体的每个基因值用一定范围内的一个浮点数表示。 浮点数编 码适合精度要求较高的场合， 不需要译码， 提高了运算效率。 但 经典的遗传算法交叉、 变异模式不再适合， 而且目前也没有一 套通用的基于浮点数编码的遗传算法模式理论。 本设计采用整数编码方式， 整数编码方式也是采用一个基 因一个参数来编码，将原问题的解空间映射到整数串空间上， 每一位基因的取值在 0- 9 十个整数范围内， 然后针对整数进行 遗传操作，最终将结果解码还原成表现型进行适应度函数运 算， 检测结果优劣。整数编码方式的编码、 解码操作及选择、 复 制和变异的操作与二进制编码方式类似， 但其在精度和编码长 对应 度方面要大大优于二进制编码。而基因座取值变化 1 时， 的参数值不会发生差异度很大的变化， 可以通过控制基因座变 化取值的范围改变参数值的变化程度。 （2 ） 邻近搜索 基本遗传算法从理论上来说是不具备收敛性的。 一方面在 进化初期， 我们希望种群中染色体之间存在明显的差异， 染色 体对应的表现型在解空间上分布分散。避免在遗传运算早期， 运算结果过早收敛于局部最优解。而在遗传算法后期， 群体中 的染色体适应度相差不大， 接近最优解却在常在最优解附近摆 动， 有时甚至偏离最优解方向， 收敛速度慢。 在常规交叉、 变异操作后， 对当代最优解进行邻近搜索， 即 对所有基因座取值分别进行加 1、 减 1 操作， 然后比较所得染 色体和原染色体的适应度， 如果提高了就取代原染色体， 否则 保留原染色体。这对于遗传运算后期接近最优解， 局部搜索能 力较差的时候尤为有用。 （3 ） 跨代局部竞争 基本遗传算法中最常用的是轮盘赌法。 该策略中个体的适 应度值的大小与个体被选择到下一代的概率成比例， 也就意味 着适应度高的个体被遗传到下一代的概率也大， 但并不能保证 适应度最高的个体一定会被保存到下一代。 为了确保当代最优 个体得以遗传而将当代适应度最高的个体不经交叉、 变异直接 【作者简介】 伍麟珺 （1982- ） ， 女， 硕士， 讲师， 研究方向： 数字信号处理， 电子线路设计。
阵列天线方向图的遗传算法综合及零陷研究的开题报告
阵列天线方向图的遗传算法综合及零陷研究的开题报告标题阵列天线方向图的遗传算法综合及零陷研究研究背景随着通信技术的发展，对天线方向图（Antenna Pattern）的要求越来越高。
阵列天线是一种常见的天线类型，它具有较窄的主瓣和较弱的旁瓣，方向图的合理设计对于信号的传输和接收至关重要。
而阵列天线的设计需要考虑到多个因素，包括天线的距离、放置方式和天线的特性等。
在阵列天线的设计中，方向图是一个重要的指标。
遗传算法在优化问题中表现出了较好的优越性，可以用于阵列天线方向图的综合设计。
此外，阵列天线方向图还存在零陷（Nulls）问题，在特定的方向上可能会出现方向图深度降低的现象，这也需要考虑到其设计中。
研究目的本研究旨在探究阵列天线方向图的遗传算法综合设计方法，并进一步研究零陷的问题。
具体研究目的如下：1. 探究阵列天线方向图的优化设计方法，基于遗传算法进行综合设计，以达到最佳的信号传输和接收效果；2. 分析阵列天线方向图中存在的零陷问题，提出有效的解决方法，并对其进行优化测试验证，以提高方向图的抗干扰能力和准确性；3. 开发基于遗传算法的阵列天线方向图优化设计软件，方便工程师在设计过程中快速地进行优化计算和分析。
研究内容本研究的主要内容包括以下方面：1. 阵列天线方向图和其优化设计方法的研究。
对天线的基本性质和方向图设计的要求进行分析研究，并探究遗传算法在阵列天线方向图综合设计中的应用；2. 阵列天线方向图中存在的零陷问题的研究。
对零陷产生的原因进行分析，并针对性地提出有效的解决方法，对其进行优化测试验证；3. 开发基于遗传算法的阵列天线方向图优化设计软件。
实现从基本参数设置、算法运行到结果分析等全面优化设计的功能。
研究方法1. 文献综述。
查阅大量文献，了解国内外研究现状和发展动态；2. 理论分析。
对阵列天线方向图的优化设计方法和零陷问题进行理论分析，提出相应的解决方法；3. 实验仿真。
利用仿真软件对提出的算法和方法进行验证和优化，并设计相应的实验方案；4. 软件开发。
一种基于遗传算法的阵列天线方向图综合
Ａ ｔｅ ｎ Ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｏ ｒ ｙ Ａｎ ｅ ｎ ｓ ｄ Ｐａ ｔ ｒ ｙ ｔ ｅ ｉ ｆＡｒ ａ ｔ ｎ ａ Ｂａ ｅ ｏ ｎｅ ｉ ｇ ｒ ｔ ｍ ｎ Ｇｅ ｔｃ Ａｌ ｏ ｉｈ
ｓｎｇ ＧＡ ． ｉ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ａ ｒ ｙ ａ ｔ ｎｎａ：ｐ ｔｅ ｎ ｓ ｎｔ ｓｓ ｙ ｒ ｓ： ｒ ａ ｎ ｅ ａ ｔ ｒ ｙ ｈｅ ｉ ；ｇｅ ｅ ｉ ｌ ｏ ｉｈｍ ｎ ｔｃ ａ ｇ ｒｔ
１ 引 言
在雷达 等众 多领域 中 ， 列天线 已经得 到广泛 的应 用 。其 中阵 列天 线 的副 瓣 电平 是评 价 天线 性能 的 一 阵 个重要参数 。通 过确定 阵元 的电流 幅度 、 位或者 阵元位 置 ， 而使得 天线 阵在远 区方 向图满足 一定副瓣要 相 从 求 。阵 列天线方 向 图综 合是天 线波瓣 形状控 制 的一类综 合 问题 ， 已有 众 多文 献对 此进 行 了讨论 ＿ ］ １ 。由于
天线优化 问题 中的 目标 函数一 般为 多参数 、 非线性 、 甚至 不连 续 的约束 条件 ， 因而基 于 梯 度寻 优 的传统 方 法 无法有效地 在工程 上达 到满意 的结果 。传统 优化方 法 的缺点 表现 在 ： 须选 择 良好 的初 始设 计 以保 证优 化 目
的的实现 ； 目标 函数 连续性 可微性 有特殊 要求等 。近年 来一 种通 过模 拟 自然 进化 过 程 的搜 索 问题最 优化 对
ｉ ａ ｒｅ ｕ ｎ ｔ ｉ ａ ｒ ａ ｄ ｓ ｍ ｅ ｇｅ ｅ ｉ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ａ ｅ ｉ ｐｒ ｅ ． Ｔ ｈｉ ｌ ｏｒｔ ｎｈａ ｅ ｅ ｔｙ ｓｃ ｒ ｉ ｄ ｏ ｔ ｉ ｈ ｓ ｐ ｐｅ ｎ ｏ ｎ ｔｃ ｐａ ａ ｔ ｒ ｒ ｍ ｏｖ ｄ ｓ ａ ｇ ｉｈｍ ｅ ｎｃ ｓ ｇｒ ａ ｌ ｓ ａ ｃ ｉ ｇ ｅ ｆｃｅ ｙ ｂｙ ａ ｏｉ ｎ ｒ ｍ ａ ｕｒ ｏ ｖ ｒ ｎｃ ｆｅ ｔｖ ｌ ． Ｃｏ ｐ ｅ ｉ ｕ ａ ｉｎ ｐ ｏｖ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ｒ ｈ ｎ ｆｉｉｎｃ ｖ ｄｉ ｇ ｐ ｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｇｅ ｅ ｅ ｆ ｃ ｉ ｅ ｙ ｍ ｕｔ ｒ ｓｍ ｌ ｔｏ ｒ ｅ ｈ ｔｐａ — ｔ ｒ ｙ ｔ ｓ ｓｏ ｒ ａ ｎｔ ｎｎ ｓ ｒ ａ ｉｅ ｕｃ ｅ ｓ ｕ ｌ ｓ ｎ ｈｉ ｐ ｏ ｃ ｅ ｎ ｓ ｎ ｈｅ ｉ ｆａ ｒ ｙ ａ ｅ ａ ｉ ｅ ｌｚ ｄ ｓ ｃ ｓ ｆ ｌｙ ｕ ｉ ｇ ｔ ｓａ ｐｒ ａ ｈ． Ｔ ｈ ｐｔｍ ｉ ａ ｉ ｎ ｏｆｔ ｅ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｏ ｉ ｚ ｔｏ ｈ ｕ ｒ ｎ
阵列天线方向图综合新技术研究
阵列天线方向图综合新技术研究阵列天线方向图综合新技术研究引言：天线技术作为通信领域的重要组成部分，对于增强通信系统的性能至关重要。
传统的单天线系统在满足日益增长的通信需求上已经无法满足现代社会对高速、高容量通信的要求。
而阵列天线技术作为一种重要的解决方案，通过利用多个小天线构成的阵列，能够实现灵活的信号处理和波束形成，从而提高通信系统的容量和可靠性。
本文将综合介绍阵列天线方向图的新技术研究，包括波束形成算法、阵列天线的布局和优化、阵列天线的信号处理以及在不同应用场景下的性能研究。
一、波束形成算法波束形成算法是实现阵列天线性能优化的核心技术之一。
目前常用的波束形成算法包括传统的线性加权算法和现代的非线性自适应波束形成算法。
传统的线性加权算法采用简单的均匀加权方式，对所有接收到的信号进行加权求和，其算法简单但效果有限。
而非线性自适应波束形成算法通过自适应地调整天线的相位和幅度权值，能够根据信号的到达角度和干扰环境动态调整，从而提高阵列天线的波束指向特性和抗干扰性能。
在波束形成算法中，最常用的是基于最小均方误差准则的自适应波束形成算法。
该算法通过不断调整天线的权值，使得波束方向上的信号功率最大化，抑制波束以外的干扰功率。
此外，还有一些改进的算法，如基于约束最优化的波束形成算法、基于子空间分离的波束形成算法等，这些算法在特殊场景下能够更好地适应和优化。
二、阵列天线的布局和优化阵列天线的布局和优化是提高阵列天线性能的重要手段。
在阵列天线的布局中，影响性能最大的是天线之间的距离和方向的选择。
一般情况下，天线之间的距离越小，波束方向图的主瓣宽度越窄，抗干扰性能越好。
而天线之间的方向选择则决定了波束的指向性能。
在实际部署中，常见的布局方式有线性阵列、圆形阵列、矩形阵列等多种形式，不同的布局方式对应不同的应用需求，需根据具体情况综合考虑。
在阵列天线的优化中，常用的是基于遗传算法、粒子群算法等优化算法。
这些算法通过随机搜索和迭代优化的方式，对阵列天线的布局进行优化，进而提高天线的指向性和经济性。
阵列天线方向图综合算法及其优化研究
I
阵列天线方向图综合算法及其优化研究
ABSTRACT
With the continuous development of the modern military technology, conformal array antenna, which has the same shape with the carrier, is drawing more and more attention. Pattern synthesis of array antenna is one of the most essential conformal antenna techniques. It is true that classical methods have been sound and practical. However, most of them employ the linear array, the planar array and the circular array, rather than the conformal array. Therefore, my subject is on the pattern synthesis technology and applying intelligent algorithms in pattern optimization of array antenna. Lagrange multipliers method, ant colony algorithm, particle swarm optimization are studied to solve the problems concerning the pattern synthesis of the linear array antenna, the planar array antenna and the conformal array antenna. First of all, based on the definition of space coordinate system and its symbols, the pattern synthesis algorithm is deduced with Lagrange multipliers method to maximize the directivity of antenna array. This method is used in the pattern synthesis of the linear array with 8, 16 elements and the planar array with 8×8, 12×12 elements. The simulation results show that the main lobe of the antenna array accurately points to the expectant direction. And on the same side lobe level, the beamwidth between first nulls in my proposal is close to that in Chebyshev synthesis, but the designed side lobe level is a bit higher. Secondly, based on the outline constructional and the technical parameters of mini-satellite, we designed a conformal antenna arrays, and used Lagrange multipliers method to carry out its pattern synthesis. The simulation results demonstrate that this method can accurately control the direction of the main lobe of the antenna arrays on mini-satellite. Finally, the Niche Ant Colony Algorithm (NACA), the Chaos Ant Swarm (CAS) and the Linear Decreasing Weight Particle Swarm Optimization (LDW-PSO) are used to optimize the side-lobe level, for the issue of high level of side lobe in Lagrange multipliers method. This thesis discusses the NACA and CAS algorithm, and applies them to optimize the pattern of linear antenna array with 8 and 16 elements. Comparing the result with that of Chebyshev synthesis, we can see that: when the side lobe level is suppressed, the width of the main lobe is close to that in Chebyshev synthesis. LDW-PSO is also used to optimize the pattern of linear antenna array with 8 elements, as well as the previous conformal array. The simulation results illustrate that the side lobe level can be suppressed. Key Words: array antenna, pattern synthesis, Lagrange multipliers, ant colony algorithm, PSO
共形天线阵列方向图分析与综合
ｅ ｅ ｎ ａ ｔ ｒ ｓ Ａ ｏ ａ ｉｏ ｅ ｗｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｕ ｌ ｖ ａｃ ｌ ｔ ｎ ｂ ｓ ｆ ｌ ｍｅ ｔｐ ｔｅ ｎ ． ｃ ｍｐ ｒｓ ｎ ｂ ｔ ｅ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆ ｆ ｌ ｗａ ｅ ｃ ｌｕ ａ ｉ ｙ Ａｎ ｏ ｔ — ｏ ＨＦ Ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ Ｓ ｏ ｈ ｗｈ ｌ ｒ ａ ｎ ｈ ｔｂ ｈ ｓ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｉ ｅ ｏ ｓ ｏ ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｉｅ ｅ ｓｏ ｈ ｓｍｅ ｈ ｄ ｎ ｔ ｅ ｍｅ ｎ ｉ ， ｏｅａ ｒｙａ ｄ ｔａ ｙｔ ｉ ｔ ｏ ｓｇ ｖ ｎ ｔ ｈ ｗ ｈ ｆｅ ｔ ｎ ｓ ｆｔ ｉ ｔ ｏ ．Ｉ ｈ ａ ｔ ｖ ｍｅ
Ｏ 方 位 面 内的 阵 列 主极 化 扫描 方 向 图及 交 叉 极 化 方 向 图进 行 了优 化 综 合． 。 关 键 词 ：共 形 天 线 阵； 合 方 向 图 ； 列 分析 ； 群 优 化 算 法 ； 化 综 合 耦 阵 雁 优 中 图 分 类 号 ： Ｎ８ ０ １ Ｔ ２ ． ２ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ １２ ０ （ ０ Ｏ ０ — ４ ６０ １ ０ — ４ ０ ２ １ ） ３０ ９ － ６
２１ ０ ０年 ６月 第 ３ 卷 第 ３期 ７
西 安 电 子 科 技 大学 学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ０ＵＲ ＮＡＬ ０Ｆ Ｘ Ｉ Ｉ Ｄ ＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲ Ｓ ＴＹ Ｉ
Ｊ ｎ ２ ｌ ｕ．００
Ｖｏ ． ７ ＮＯ ３ １３ ．
共 形 天 线 阵列 方 向 图分 析 与综 合
ｐ ｌ ｒ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅ ｃ ｏ ｓ ｐ ｌｒｚ ｔ ｎ ｉ ｈ ｌ ｎ ｆ 一 ０ ． ｏａ ｉ ｔ ｎ ｈ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｒ ｓ — ｏ ａ ｉａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｐ ａ ｅ ｏ ｚ ｏ ｏ 。
一种基于HFSS结合遗传算法进行阵列天线方向图优化的研究
一种基于HFSS结合遗传算法进行阵列天线方向图优化的研究周鹏;秦三团【摘要】提出一种新的对阵列天线方向图进行优化的方法，即借助Ansoft HFSS软件进行单元天线阵仿真，提取出各单元单独馈电的电流数据或远场数据，利用遗传算法对提取出的电流数据实施优化，得出满足方向图要求的单元电流值和相位值。
结果表明，基于HFSS建模的灵活性，该方法可方便进行任意特性天线阵列的方向图综合，优化时对提取出的数据只需进行简单的远场外推或叠加，因而具有极快的计算速度。
区别于传统的单独用遗传算法进行优化的方法，该方法将工程软件Ansoft HFSS和遗传算法相结合，有效地提高了天线阵综合时的计算精度和目标函数的计算效率，进而有效提高了方向图的优化效率。
%A new method to optimize the array antenna directional pattern is proposed,in which the cell antenna array is simulated with Ansoft HFSS software to extract the current data or far⁃field data of each exclusive feed cell,and then the genetic algorithm(GA)is used to optimize the extracted current data to obtain the cell current value and phase value satisfying the re⁃quirement of directional pattern. The method can conveniently synthesize the antenna array directional pattern with arbitrary charac⁃teristics due to the flexible HFSS modeling,and only a simple far⁃field extrapolation or superposition for the extracted data is needed while optimizing,so it has fast calculation speed. Different from the traditional optimization method using GAonly,the method combining engineering software Ansoft HFSS with GAcan effectively improve the computational accuracy of the antenna arraysynthesis,computational efficiency of the objective function,and the optimization efficiency of the directional pattern.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)009【总页数】3页(P75-77)【关键词】单元电流值;电流相位值;方向图;遗传算法;天线阵列【作者】周鹏;秦三团【作者单位】西安邮电大学理学院，陕西西安 710061;西安邮电大学电子工程学院，陕西西安 710061【正文语种】中文【中图分类】TN820.1+2-34天线阵方向图［1］综合（优化）对天线阵应用尤为重要，根据实际问题的需要，常常采用三种综合手段：单元相对位置、单元馈电幅度、单元馈电相位同时改变；单元相对位置不变，只改变各单元幅度和相位；单元间距和幅度均不变，只改变单元相位。
一种应用于无人机的共形相控阵天线方向图综合方法[发明专利]
![一种应用于无人机的共形相控阵天线方向图综合方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/9905270d551810a6f52486f6.png)
专利名称：一种应用于无人机的共形相控阵天线方向图综合方法
专利类型：发明专利
发明人：曾国奇,齐电海,李思吟,丁轲佳
申请号：CN201210109296.1
申请日：20120413
公开号：CN102655270A
公开日：
20120905
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种应用于无人机的共形相控阵天线方向图综合方法，包括以下几个步骤：步骤1：获取共形相控阵天线总的方向图；步骤2：获得天线单元的幅度A优化初始值；步骤3：利用遗传算法对A的初始值进行优化；步骤4：获取低副瓣特性的共形相控阵天线方向图；本发明采用平面相控阵优化方法可以快速得到各个单元幅度和相位的近似值，通过对副瓣区域的划定，减少了副瓣的搜索范围，可以大大提供遗传算法优化的速度；本方法还可以应用于可以将天线单元投影到一个平面上的任意共形相控阵的低副瓣方向图综合。
申请人：北京航空航天大学
地址：100191 北京市海淀区学院路37号
国籍：CN
代理机构：北京永创新实专利事务所
代理人：赵文利
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应用遗传算法进行阵列天线方向图综合
第３ ５卷（ ０７ 第 ８ ２０ ） 期
计算机与数字工程
１ ７
应 用 遗传 算 法 进 行 阵列 天线 方 向 图综 合
霍 德 赵 淑 清
北京 １０ ２ ） ００ ９ （ 北京化工大学信息与科学技术 学院 摘 要
采用一种用 于区间控 制的遗传算法 ， 算法采 用基 于排序 的十进制 编码 ， 该 并对 遗传 参数 和遗传操 作进 行改
来 越广 泛 的领域 得到 了使 用 。近年 来 ， 传算 法 开 遗 始 应用 到 电磁 工 程 领域 Ｊ 。在 国 内有 人 对 遗 传 算 法 进行 了改 进 ， 提 出 了基 于排 序 的实 数 码 遗传 算 如 法 等算 法 ， 得 了很好 的结 果 。 取
Ｆ（ ）＝∑ ０
选择过 程是从 种 群 中将 优 良的染 色体 提 取 出来 ， 将 这种优 良的染 色 体遗 传 到 下一 代 的种 群 中， 体 现 它
收 到 本 文 时 间 ：０ ６年 １ ２０ Ｏ月 ８ 日
作者简介 ： 霍德 ， ， 士研究生 ， 男 硕 研究方 向： 能天线算法。赵淑清 ， ， 智 女 教授 ， 研究方 向 ： 智能天线 、 感图像处 理。 遥
向图入射 波角度 的某 段 范 围区 间进行 特 殊 的要 求 ，
／＝∑ Ｉ Ｌ Ｓ Ｖ ＭＳ Ｌ — ＬＬＩ
（） ２
式 中 ， 为权 系数 取 ０ ８ ｎ为 被 优 化 的 区间 个 数 ， ．， 例如 在蜂 窝 系统 中 ， 要求 基站 天线 对 其业 务 区的辐 Ｍ Ｌ Ｓ Ｌ 为第 个 区间中的最大相对旁瓣 电平 ， 乩 ｉ 射尽 可能 高 的电平 ， 同时要 求 基站 天线 对 使 用相 同 为此 区 间 的期 望值 。
基于ESPRIT算法的柱面共形阵列天线DOA估计
第33卷 第8期系统工程与电子技术Vol.33 No.82011年8月Systems Engineering and Electronics August 2011文章编号:1001 506X(2011)08 1727 05收稿日期:2010 06 03;修回日期:2011 04 27。
基金项目:国家自然科学基金(60601016);陕西省基础研究基金(2010J Q8003)资助课题作者简介:齐子森(1982 ),男,博士研究生,主要研究方向为高分辨空间谱估计技术。
E mail:qizisen@基于ESPRIT 算法的柱面共形阵列天线DOA 估计齐子森,郭 英,王布宏,霍文俊(空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077)摘 要:由于共形天线阵列流形的多极化特性(polarization diversity,PD),信源方位参数与极化状态的 耦合 是实现共形阵列天线波达方向(direction of arrival,DOA)估计的主要难点。
针对柱面共形阵列天线的特点,建立了柱面共形阵列天线的导向矢量模型;通过合理的阵元排列结构设计,结合ESPRIT (est imat ion of signal parameters via rotational invariance techniques)算法参数估计的特点,实现了信源极化状态与方位参数的去耦合,推导了ESPRIT 算法多参数估计的参数配对方法,最终提出了柱面共形阵列天线盲极化DOA 估计算法。
计算机Monte Carlo 仿真实验验证了所提算法的有效性。
关键词:柱面共形阵列天线;波达方向估计;ESPRIT 算法;参数配对中图分类号:T N 911.7 文献标志码:A DO I :10.3969/j.issn.1001 506X.2011.08.10DOA estimation for cylindrical conformal array antennabased on ESPRIT algorithmQI Zi sen,GUO Ying,WANG Bu hong ,H UO Wen jun(Telecommunication Engineering Institute,Air Force Engineering Univ ersity ,X i an 710077,China) Abstract:Due t o t he polarizat ion divers ity of conform al array manifold,t he coupling betw een polarizat ionparameters and bearings of source is t he distinct difficulty in direction of arrival (DOA )est im ation of conform al array antennas.In view of th e charact eristic of cylindrical c onform al array antennas,an array m anif old m odel for cylindrical conform al array is est ablished.Wit h t he help of w ell designed conf iguration of element s on cylindrical carriers and estimat ion of signal paramet ers via rot ational invariance t echniques (ES PRIT )algorithm,the decoupling met hod for DOA and polarization param eters is im plement ed.T he paramet ers pairing m ethod of E SPRIT is given w hen DOA of m ult iple sources is est im ated.On t his basis,a blind DOA estim at ion algorithm f or cylindrical conformal array antenna w it h respect to polarization diversit y is proposed.Monte C arlo simula t ion results are provided to dem onst rate t he effect iveness of the proposed method.Keywords:cylindrical conform al array antenna;direct ion of arrival est im ation;estimat ion of signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT)algorithm;param eter m atching0 引 言共形阵列天线[1]在未来舰载、弹载雷达以及航天飞行器的天线设计中具有广泛的应用前景,它的诸多优点引起了国内外学者的广泛关注[2 11]。
小生境遗传算法用于阵列天线方向图综合
小生境遗传算法用于阵列天线方向图综合
殷友廷;杨莘元
【期刊名称】《应用科技》
【年(卷),期】2007(034)012
【摘要】基于共享函数的小生境遗传算法能克服基本遗传算法易于早熟和局部寻优能力较差等不足,使种群中的个体保持多样性,对这种小生境遗传算法的遗传参数进行部分改进,并将改进后的遗传算法用于线天线阵列的方向图综合.通过与传统的切比雪夫综合方法结果比较发现,该方法在低副瓣方向图综合以及零点形成方面都能得到不错的效果,为其进一步在其他形式天线阵综合中的应用打下基础.
【总页数】5页(P12-16)
【作者】殷友廷;杨莘元
【作者单位】哈尔滨工程大学,信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学,信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN821.8
【相关文献】
1.入侵杂草优化算法用于阵列天线方向图综合 [J], 刘燕;焦永昌;张亚明;王新宽
2.改进的引力搜索算法用于阵列天线方向图综合 [J], 孙翠珍;丁君;兰建锋;郭陈江;袁建涛
3.基于分解的多目标入侵杂草算法用于阵列天线方向图综合 [J], 刘燕;焦永昌;张亚明;程伟
4.文化算法应用于阵列天线方向图综合 [J], 刘纯青;杨莘元
5.粒子群优化算法用于阵列天线方向图综合设计 [J], 焦永昌;杨科;陈胜兵;张福顺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
改进的引力搜索算法用于阵列天线方向图综合
改进的引力搜索算法用于阵列天线方向图综合孙翠珍;丁君;兰建锋;郭陈江;袁建涛【摘要】In order to overcome the problems of the premature convergence and the slow convergence speed caused by the gravitational search algorithm ( GSA) in the complex pattern synthesis of array antennas , an improved gravi-tational search algorithm——the hybrid gravitational search algorithm (HGSA) is presented.By extending the sur-vival time of the elite particles and the backward particles appropriately , the diversity of the population is protected , so the problem of premature convergence of the GSA is solved;To balance the global and local searching capabilities , make the algorithm converge to the optimal solution quickly and effectively , the size of the inertia mass coefficient q is adjusted .The synthesis of the 20 elements array antenna with two examples based on the HGSA, GSA, GA, PSO are simulated.The experimental results have demonstrated that the HGSA can achieve better accu-racy and faster convergence rate compared with other three algorithms .%针对基本引力搜索算法在处理复杂的阵列天线综合问题时,存在早熟收敛和收敛速度慢的缺陷,提出了一种混合引力搜索算法.首先将精英粒子保护算法及后进粒子微扰算法嵌入到基本的引力搜索算法中,延长了粒子的存活时间,扩大了粒子邻域的搜索范围,保护了种群的多样性,较大程度上改善了算法过早收敛的问题;其次重新定义了惯性质量调节系数q,使种群中粒子惯性质量的差距增大,算法能够快速有效地收敛于问题的最优解,从而改善了全局收敛性与局部收敛性的平衡.将该算法用于20元阵列天线方向图综合中,仿真结果表明,与基本的引力搜索算法以及同类智能优化算法相比,改进后的算法在计算精度和收敛速度,及种群多样性方面均有显著改善.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2017(035)005【总页数】6页(P780-785)【关键词】引力搜索算法;精英粒子;后进粒子;惯性质量调节系数;方向图综合【作者】孙翠珍;丁君;兰建锋;郭陈江;袁建涛【作者单位】西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072;西安科技大学通信与信息工程学院,陕西西安 710054;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072;西北工业大学电子信息学院,陕西西安710072;西北工业大学电子信息学院,陕西西安 710072【正文语种】中文【中图分类】TN821+.91阵列天线方向图综合的目的是通过确定阵列天线的某些参数，使天线阵的辐射特性满足给定的要求。
遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用
文章编号:1001-893X(2002)02-0061-04遗传算法在阵列天线方向图综合中的应用Ξ李 峰(信息产业部电子第十研究所,四川成都610036)摘 要:遗传算法是一种高效的搜索算法。
本文采用遗传算法对18元天线阵列方向图进行综合优化设计,并与用W oodward法得到的结果进行了比较。
关键词:阵列天线;遗传算法;方向图综合;设计中图分类号:T N820 文献标识码:AU sing G enetic Algorithm to Synthesize the R adiationP attern of an Array AntennaLI Feng(The Electronics10th Institute of Ministry of In formation Industry,Chengdu610036,China) Abstract:The genetic alg orithm is a high efficiency searching method1In this paper,an18-element array an2tenna is designed with the alg orithm.The design is com pared with that of using W oodward method.K ey w ords:Array antenna;G enetic alg orithm;Synthetic radiation pattem;Design一、引 言在通信系统中,经常采用一种平方余割方向图的天线,它的特点是在相同的高度、不同距离上可以得到一致的电平。
我们知道天线阵的每一个单元都有不同的馈电电流,由此形成各种组合。
每一组合对应不同的方向图。
天线方向图综合的目的,就是根据一给定的方向图找出对应的各天线单元馈电电流来。
当阵元数较大时,常用的一些经典方法有诸多不满意的地方。
基于遗传算法的阵列天线方向图综合应用研究
基于遗传算法的阵列天线方向图综合应用研究作者：许嘉纹朱赛韩春辉安婷来源：《今日自动化》2020年第12期[摘要]本文结合阵列天线方向图的基础原理，运用遗传算法的相关思想与方法，通过VC6.0来综合优化阵列天线方向图，其结果与目标方向图比较接近，最后探讨了遗传算法在阵列天线方向图中的应用。
[关键词]阵列天线;方向图;遗传算法[中图分类号]TN820.12;TP18 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2020）12–00–03[Abstract]In this paper， combined with the basic principle of array antenna pattern， the genetic algorithm is used to optimize the array antenna pattern by VC6.0. Finally， the application of genetic algorithm in array antenna pattern is discussed.[Keywords]array antenna; pattern; genetic algorithm阵列天线同相位激励所形成的单波束笔状方向图已经难以适应当下电子设备日益复杂的需求，因此需要能够对特殊范围进行覆盖的各种复杂天线方向图[1]。
阵列天线形成方向图主要是由变量来决定，包括相位、激励功率、单元间距、单元个数等，而单元的个数增加会导致变量增多，因此需要一种有效的优化算法来完成方向图的最优解，而遗传算法能够满足阵列方向图的这一要求。
1 遗传算法遗传算法思想是由Mendel遗传学说和Darwin生物进化论衍生而来。
在Darwin生物进化论中，适者生存是最为重要的生存原理，该原理认为所有物种的发展会与环境越来越相适应，后代会继承物种个体的基本特征，同时又会产生有异于父代的新变化，只有能够适应环境的个体特征才会在环境变化时保留下来。
一种基于遗传算法的阵列天线方向图综合
一种基于遗传算法的阵列天线方向图综合
董亮;张军;蔡兴雨
【期刊名称】《火控雷达技术》
【年(卷),期】2007(36)3
【摘要】基于排序的实数码遗传算法实现对阵列天线方向图综合,并对遗传参数作了一些改进.该算法使得搜索效率有很大的提高,有效避免了早期收敛.通过计算机仿真实验,该算法成功地实现了阵列天线的方向图综合.通过对阵列天线的阵元电流幅值进行优化,同样可以达到传统方法所能实现的效果.良好的仿真结果体现了遗传算法在阵列天线方向图综合中的优越性能.
【总页数】5页(P30-34)
【作者】董亮;张军;蔡兴雨
【作者单位】西安电子工程研究所,西安,710100;西安电子工程研究所,西
安,710100;西安电子工程研究所,西安,710100
【正文语种】中文
【中图分类】TN821+.8;TP301.6
【相关文献】
1.基于差分进化算法和遗传算法的混合优化算法及其在阵列天线方向图综合中的应用 [J], 范瑜;金荣洪;耿军平;刘波
2.一种改进实数编码遗传算法及其在阵列天线方向图综合中的应用 [J], 范瑜;邬正义;金荣洪
3.基于遗传算法的阵列天线方向图综合 [J], 邓钧兮;许小玲;喻肇川
4.基于遗传算法的阵列天线方向图综合应用研究 [J], 许嘉纹;朱赛;韩春辉;安婷
5.基于遗传算法的阵列天线方向图综合技术 [J], 杨丽娜;丁君;郭陈江;许家栋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于遗传算法的阵列天线方向图综合技术
基于遗传算法的阵列天线方向图综合技术
杨丽娜;丁君;郭陈江;许家栋
【期刊名称】《微波学报》
【年(卷),期】2005(21)2
【摘要】提出了一种改进的遗传算法,该算法采用了简单灵活的十进制编码,并对遗传参数进行了一些改进,使搜索效率有了较大的提高,有效地避免了早期收敛。
应用这种方法,成功地实现了阵列天线的方向图综合。
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。
【总页数】4页(P38-41)
【关键词】天线方向图;综合技术;改进的遗传算法;十进制编码;方向图综合;遗传参数;搜索效率;阵列天线;有效方法;计算结果
【作者】杨丽娜;丁君;郭陈江;许家栋
【作者单位】西北工业大学电子信息学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN820.12;S571.1
【相关文献】
1.基于差分进化算法和遗传算法的混合优化算法及其在阵列天线方向图综合中的应用 [J], 范瑜;金荣洪;耿军平;刘波
2.一种基于遗传算法的阵列天线方向图综合 [J], 董亮;张军;蔡兴雨
3.基于遗传算法的阵列天线方向图综合 [J], 邓钧兮;许小玲;喻肇川
4.增加主瓣增益控制的阵列天线方向图综合遗传算法 [J], 左智超; 王明杰; 郭肃丽
5.基于遗传算法的阵列天线方向图综合应用研究 [J], 许嘉纹;朱赛;韩春辉;安婷因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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Ｖ０． ３ Ｎｏ． ｌ １ ５， １
ＮＯ ２ １ Ｖ， ０ ０
火 力 与 指 挥 控 制
Ｆ ｒ ｏ ｔｏ ＆ Ｃ ｍｍａ ｄ Ｃ ｎ ｒ ｌ ｉｅＣ ｎ ｒ ｌ ｏ ｎ ｏ ｔｏ
第 ３ ５卷 第 １ 期 １ ２１ ０ ０年 ｌ １月
文 章 编 号 ： Ｏ ２Ｏ ４ （ Ｏ Ｏ Ｉ － ０ ３ ０ １ Ｏ 一 ６ Ｏ ２ １ ） Ｉ０ ２ － ３
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基 于 改进 遗 传算 法 的 圆柱 共 形 天 线 阵方 向图综 合
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要 ： 一 种 改进 的遗 传 算 法 运 用 于 圆柱 共 形 微 带 天 线 阵 列 的方 向 图综 合 。把 共 形 阵列 等 效 为 沿 轴 向 方 向若 干 个 圆 环 将
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பைடு நூலகம்
阵单元组成的线阵 ， 计算其方 向图函数 。将改进 的遗传算 法运用于阵列的方 向图综合 。该算法采用 简单灵 活的十进制编码并
结 合 多 种 交 叉 算 子 、 均 匀 变 异 算 子 和 综 合 选 择 算 子 对 遗 传 参 数 进 行 了一 些 改 进 。仿 真 结果 表 明 ， 算 法 能 有 效 地 实 现 圆柱 非 该 共 形 微 带 天 线 阵 列 的 方 向 图 综 合 ， 基 本 遗 传 算 法 相 比改 进 的 算 法 具 有 更 好 的寻 优 能 力 和 收 敛 性 。 与 关 键 词 ： 柱 共 形 微 带 阵 列 天 线 ， 进 遗 传 算 法 ， 向 图 ， 合 圆 改 方 综