分布式计算在天线阵方向图综合中的应用

采用矩量法(MoM)分析天线阵列的辐射方向图,并使用遗传算法对天线阵列的方向图进行综合。由于遗传算法具有内在并行性,利用MATLAB分布式计算服务器和并行计算工具箱进行分布式并行程序设计,实现了主从式并行遗传算法,形成了天线阵方向图仿真综合软件,加快了天线阵列方向图的综合速度,得到了令人满意的结果。与传统串行算法相比,基于分布式计算的主从式并行遗传算法具有收敛速度快、仿真效率高的特点。     

基于二次编码的MIMO雷达阵列稀布与天线综合

研究MIMO雷达在阵元数有限、阵列孔径有限、水平维和垂直维分别存在最小阵元间距等约束条件下的天线方向图综合问题。MIMO雷达采用稀布天线,为了降低旁瓣电平,天线综合过程中同时考虑发射方向图和接收方向图的影响,将阵元间距的稀疏约束从规则栅格扩展为仅有两维坐标的约束,提出采用二次编码的改进遗传算法,有效地解决了MIMO雷达天线方向图综合中低旁瓣电平设计问题。结合某工程要求给出了某MIMO雷达天线阵优化结果。仿真结果证实了方法的有效性。     

电大尺寸导体附近天线阵方向图综合

采用矩量法(MoM)结合一致性几何绕射理论(UTD)分析电大尺寸导体附近天线阵列的辐射方向图,并使用遗传算法对阵列的方向图进行综合.在此基础上编写了电大尺寸导体附近天线阵的方向图仿真软件.以有限长圆柱导体附近由半波振子组成的天线阵为例,使用该软件对阵元馈电电压的幅度和相位进行了优化,得到了预期的方向图,验证了该仿真软件的有效性.与传统方法相比,该仿真软件所采用的算法具有计算速度快、精确度高、优化效果好的特点.     

多模式低副瓣阵列方向图综合方法

本文面向阵列天线低副瓣的实际应用需求,利用空时编码的思路设计加权矢量,分别提出序贯快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)方法、约束方程计算方法和优化函数求解方法,对应多脉冲低副瓣方向图综合时加权矢量时变、不变和奇偶交替变的3种不同工作模式。理论分析和仿真实验表明,序贯FFT和约束方程计算方法均能实现超低副瓣方向图(优于-50 dB),而优化函数求解方法在实现低副瓣的同时仍能保持方向图主瓣的良好性能,避免了传统方向图综合方法无法同时兼顾主副瓣性能的缺点。另外,从计算复杂度、随机幅相误差、干扰抑制等各方面综合分析了不同方法的优缺点,可为实际阵列天线的工程应用提供理论指导和技术参考。     

基于免疫遗传算法的三维大脑图像分割

利用最大熵多阈值方法对三维大脑数据进行分割时,穷尽搜索法耗时长,而简单遗传算法的搜索结果又不够稳定和精确.针对该问题,提出了一种免疫遗传和模拟退火相结合的新算法来快速求解全局最大熵.与简单遗传算法相比,免疫遗传算法采用了更佳的选择操作,以确保更多不同个体被选择来保存种群的多样性,而模拟退火机制用于拉伸免疫遗传算法的适应度函数.算法给出了选择概率的一般表达式,并采用精英策略和自适应的交叉、变异机制以改善算法的收敛性.基于IDL平台的100次仿真结果表明,三维大脑数据被成功地分为:脑白质、脑灰质和脑脊液三部分,且与简单遗传算法和传统免疫遗传算法相比,本文算法在稳定性和精确性上更具优势.     

遗传算法在共形天线阵方向图综合中的应用

使用遗传算法(GA)来优化基于圆柱共形的天线阵的方向图,以实现所期望的平均副瓣和指定方向的零陷.作为一种优化算法,它能解决一些N维和非线性的优化问题.首先给出了共形阵列的方向图公式,其次介绍了GA算法和其它阵列综合方法.最后给出了应用实例及其运用不同方法的仿真结果.结果表明,该算法是一种解决多维和非线性问题的行之有效的方法.     

分流机制遗传算法研究

提出了一种基于分流机制的新型遗传算法。该算法采用优种限量繁殖 ,达标种交叉和劣种变异的策略 ,突出遗传算子各自的优点和作用 ,根据进化质量自适应地调整交叉和变异概率 ,使种群具有很强的可进化性。分流机制遗传算法改变了遗传算法的传统结构 ,种群始终具有探测新的超平面 ,从而获得新的最优个体的能力 ;同时 ,对于进化中的个体不需进行所有遗传算子操作 ,提高了算法的全局收敛性 ,降低了时间复杂度。测试结果表明了所提方法的有效性。     

基于遗传算法供水系统优化调度模型

研究了含有调速泵的供水系统直接优化调度问题.根据给水系统的网络特性,以测压点压力宏观模型、水源供水量和水源供水水头之间的关系模型替代复杂的管网水力平衡方程,并以每一泵站每时段应有水泵运行求得的出水量和管网求得的需水量相等的条件建立了混合泵站供水系统的直接优化调度模型.利用遗传算法对直接优化调度模型进行求解,提出了对各种约束条件处理的方法,针对遗传算法容易早熟等的不足,综合采用遗传算法和模拟退火技术以及自适应交叉和变异率的方法.最后算例计算表明该算法具有较强的适用性.     

一种考虑互耦的自适应阵列综合方法

在天线阵综合的实际情况中,考虑阵元间的互耦影响是十分必要的。应用一种自适应算法进行天线阵方向图综合,把阵元间的互耦考虑在内,具有很强的实际意义。分别对等间距和不等间距阵列进行了方向图综合,都能够按设计要求有效地控制主瓣电平和副瓣电平,使其达到预期的效果。仿真结果显示,算法很好地达到了设计要求,具有较大的应用价值。     

基于双重遗传算法机制的路径规划

静动态障碍物同时存在的复杂环境下进行路径规划是一个比较难解决的课题.引入双重的遗传算法机制,提出了第一重遗传机制负责静态障碍物的避碰,第二重遗传算法机制以第一重机制规划出的最优路径为基础,负责动态障碍物的避碰的方法;设计优化算子,引入自适应技术提高路径的生成速度.实验表明,该方法能综合考虑多种因素,收敛到全局最优路径.     

Hybrid alternate projection algorithm and its application for practical conformal array pattern synthesis

Based on the fabricated 12-element cavity-backed microstrip sector cylinder array,a novel hybrid alternate projection algorithm(HAPA),which combines analytical method with numerical techniques effectively,is proposed for synthesizing the pattern of practical conformal array.The algorithm applies the variable direction aperture projection method with mutual coupling correction techniques to provide the good initial excitations of elements to the enhanced alternate projection algorithm(EAPA).In order to do further optimization,which improves the convergent speed of the algorithm significantly.Finally,the HAPA has been applied to the fabricated sector cylinder array with mutual coupling considered.The results of synthesized patterns,such as low sidelobe with null points formed pattern,beam scanning with low sidelobe pattern and the shaped beam pattern are presented.It demonstrates the validity of HAPA in practical conformal array synthesis.     

基于极化状态配置的宽带相控阵极化控制方法

传统的固定极化状态存在交叉极化隔离度低且有效的扫描角度范围窄等问题,制约了相控阵雷达中极化信息的充分利用.为提高交叉极化隔离度,并解决宽带相控阵中波束方向图畸变问题,提出一种基于极化状态配置方法的宽带相控阵极化方向图综合方案.通过优化不同波束指向的极化状态,并利用有限长单位冲激响应(finite impulse res...     

基于FFT的大型平面阵列方向图的综合方法

针对大型平面二维阵列,提出了一种快速的综合方法。首先根据单元激励初值,应用二维离散傅里叶逆变换(invert fast Fourier transform, IFFT)得出阵列方向图,然后与期望方向图比较,得出新的方向图,再应用二维快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)反算出新的单元激励。如此反复,直到方向图满足设计要求。该算法直接对大型平面二维阵列进行优化而不是针对一维线阵或小型阵列,而且天线单元数大于5 000。最后两个6 400（80×80）单元阵列的仿真结果表明该方法实用、高效。     

基于小扩频增益的CDMA波束形成

根据CDMA系统中小扩频增益和多用户情况下信号阵列响应估计精度较差的问题 ,提出了利用基站收到的码元序列与解扩后的接收序列 ,估计信号阵列响应及干扰和噪声相关矩阵的新方法。理论分析与仿真结果表明 ,该方法能够减少阵列响应估计对扩频增益和功率控制的敏感性 ,当用户较多时输出SINR比码滤波方法有明显的提高     

基于不确定相关机会规划的机会阵方向图综合

围绕机会阵雷达(opportunistic array radar, OAR)阵列动态机会组阵的资源管理问题,以面向多任务为应用需求背景,针对机会布置在平台3D空间多个区域内的天线单元,提出了一种基于现代数学不确定性理论中的相关机会约束规划方法用于机会阵方向图综合。该方法建立在不确定性理论和模糊数学基础上,考虑OAR大量天线单元空间位置分布的不确定性和各单元激励(开/关)状态的不确定性,用模糊随机变量来刻画不确定环境中的模糊性和随机性,在天线资源受约束的不确定条件下,建立不确定规划模型来实现方向图综合。并设计将遗传算法和模糊随机模拟算法相结合的智能混合优化算法以获得模型的最优解。最后利用仿真实例验证了不确定规划模型和所设计算法的可行性和鲁棒性。     

矩形平面稀布阵旁瓣电平的免疫算法优化

首次采用免疫算法对稀疏阵列的方向图综合问题进行了研究。针对矩形平面稀布阵的结构特点,推导了克罗内克积形式的位置阵列因子这一新参数,减少了运算量,提高了运算速度;并对免疫算法进行了改进,通过采用自适应克隆和高斯变异等操作克服算法搜索的盲目性,提高了算法的搜索效率。针对阵元位置分布和激励幅度的特点依次应用二进制免疫算法和实数免疫算法来优化矩形平面稀疏阵列的旁瓣电平,表明了免疫算法的灵活性和有效性;采用免疫算法的优化结果要明显优于采用基本遗传算法的,表明了免疫算法具有更好的全局收敛特性。     

基于频控阵的改进ESB波束形成算法

频控阵由于其波束方向图具有的距离-角度二维依赖特性而受到广泛关注, 理想情况下基于频控阵的自适应波束形成技术, 能够从距离维和角度维增强期望信号并抑制干扰, 但实际系统中较大的指向误差和采样协方差矩阵失配会造成算法性能严重下降。针对该问题, 提出一种改进的基于特征空间(eigenspace-based, ESB)自适应波束形成算法, 并将其应用在频控阵多输入多输出接收处理体制中, 仿真结果表明在5°的指向误差内, -20 dB信噪比, 及小快拍数的非理想条件下, 所提算法仍然能在目标位置附近形成高增益, 并在干扰位置形成零陷, 克服了传统ESB算法低信噪比条件下算法失效导致的波束方向图畸变问题, 具有更好的适用性。