本發(fā)明涉及稀疏陣，尤其涉及一種有陣元位置約束的低峰值旁瓣稀疏陣列獲取方法。

背景技術(shù)：

1、稀疏陣能夠以較少的陣元實(shí)現(xiàn)掃描波束變窄、分辨率提高等，從而降低生產(chǎn)成本，在雷達(dá)和通信電子等領(lǐng)域中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。陣列天線峰值旁瓣電平是評(píng)價(jià)其性能的一個(gè)重要指標(biāo)。另外，某些場(chǎng)景(例如多個(gè)功能共用天線)下，某些位置的陣元(其他功能使用)必須保留，開(kāi)展有陣元位置約束的低峰值旁瓣稀疏陣列綜合算法具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

2、目前稀疏陣列的優(yōu)化方法有窮舉法，但這種方法的計(jì)算量隨陣元個(gè)數(shù)呈指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)，因此只適用于小型稀疏陣列的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3、基于遺傳算法、模擬退火等智能算法是基于隨機(jī)性的自然算法，處理流程復(fù)雜、計(jì)算量大，需要很長(zhǎng)的運(yùn)算時(shí)間才能得到最終的優(yōu)化結(jié)果，難以找到全局最優(yōu)解。另外，優(yōu)化結(jié)果依賴初始隨機(jī)種子。

4、另外，保留特定位置陣元的低峰值旁瓣稀疏陣列綜合方法尚未研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明提供一種有陣元位置約束的低峰值旁瓣稀疏陣列獲取方法。

2、本發(fā)明公開(kāi)了一種有陣元位置約束的低峰值旁瓣稀疏陣列獲取方法，其包括：

3、對(duì)于均勻排列的直線陣列，定義優(yōu)化模型，通過(guò)優(yōu)化f的取值，以優(yōu)化陣元的位置，使優(yōu)化后的直線陣列方向圖最大旁瓣電平msll最??；同時(shí)，需要滿足稀疏后的直線陣列口徑不變。

4、進(jìn)一步地，用fm表示均勻排列的直線陣列中第m個(gè)陣元位置上是否有陣元：fm＝1表示第m個(gè)陣元位置上有陣元；fm＝0表示第m個(gè)陣元位置上沒(méi)有陣元；約束q個(gè)陣元的位置，即fq＝1,q∈{2,…,m-1}，q<n，m為均勻排列的直線陣列的陣元個(gè)數(shù)，n為稀疏陣列的陣元個(gè)數(shù)，即fm＝1的個(gè)數(shù)；則優(yōu)化后對(duì)應(yīng)的方向圖f(θ)的最大旁瓣電平msll表示為：

5、

6、其中，s表示方向圖的旁瓣區(qū)間，表示均勻排列的直線陣列的方位角。

7、進(jìn)一步地，定義均勻排列的直線陣列的優(yōu)化模型為：

8、

9、其中，f表示均勻排列的直線陣列中所有陣元位置上是否有陣元，min表示求最小值函數(shù)，通過(guò)優(yōu)化f的取值，來(lái)優(yōu)化陣元的位置，使優(yōu)化后的直線陣列方向圖最大旁瓣電平msll最小。

10、進(jìn)一步地，優(yōu)化時(shí)，優(yōu)化模型的約束條件為均勻排列的直線陣列兩端的陣元位置上有陣元，以保證優(yōu)化后得到的稀疏直線陣列口徑不變。

11、進(jìn)一步地，所述通過(guò)優(yōu)化f的取值，以優(yōu)化陣元的位置，使優(yōu)化后的直線陣列方向圖最大旁瓣電平msll最小，包括：

12、步驟1：設(shè)定初始的均勻排列的直線陣列為{p0:fm＝1,m＝1,2,…,m}，即初始的陣列有m個(gè)陣元為1；

13、步驟2：第1次循環(huán)，刪除{p0:fm＝1,m＝1,2,…,m}中部分陣元，得到多個(gè)組合集，并求取該多個(gè)組合集的峰值旁瓣電平psl，從中選擇峰值旁瓣電平最小的k個(gè)組合；

14、步驟3：第p次循環(huán)，2≤p≤m-n，分別刪除k個(gè)組合中的部分陣元，并求取刪除部分陣后k個(gè)組合的峰值旁瓣電平psl，并從中選擇k個(gè)峰值旁瓣電平最小的組合，即為優(yōu)化得到的有n個(gè)陣元的稀疏直線陣列。

15、進(jìn)一步地，所述步驟2包括：

16、第1次循環(huán)，在{p0:fm＝1,m＝1,2,…,m}組合的基礎(chǔ)上，順次刪除除fq＝1,q∈{2,…,m-1}之外的所有陣元中的一個(gè)陣元，得到m-3-q個(gè)組合集，記為每個(gè)組合中有m-1個(gè)陣元的fm為1；分別求中m-3-q個(gè)組合的峰值旁瓣電平psl，從m-3-q個(gè)組合的峰值旁瓣電平psl中選擇峰值旁瓣電平最小的k個(gè)組合，記為{p1:p11,p12,…,p1k}。

17、進(jìn)一步地，所述步驟3包括：

18、第p次循環(huán)，2≤p≤m-n，針對(duì)集合集pp-1的k個(gè)組合，對(duì)于第k個(gè)組合，1≤k≤k，順次從除fq＝1,q∈{2,…,m-1}之外的所有陣元中刪除一個(gè)陣元，得到m-2-p-q個(gè)組合集，記為每個(gè)組合中有m-p個(gè)陣元的fm為1，分別求取中m-2-p-q個(gè)組合的峰值旁瓣電平psl，得到k(m-2-p-q)個(gè)組合psl，在k(m-2-p-q)個(gè)組合psl中選擇峰值旁瓣電平最小的k個(gè)組合，記為{pp:pp1,pp2,…,ppk}，第m-n次循環(huán)結(jié)束后，從k個(gè)組合中選擇旁瓣最小的組合，即為優(yōu)化得到的有n個(gè)陣元的稀疏陣列。

19、進(jìn)一步地，從具有m個(gè)陣元的均勻排列的直線陣列得到n個(gè)陣元的稀疏陣列，采用逐步逼近最優(yōu)解的方法，每次迭代循環(huán)保證約束的位置存在陣元，最終得到含有n個(gè)陣元稀疏陣列的最優(yōu)解，m大于n。

20、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明不依賴于隨機(jī)性，而是通過(guò)以規(guī)則陣列為優(yōu)化的起點(diǎn)，有目的性地逐步逼近最優(yōu)解。保證低計(jì)算量和滿足陣元位置約束的情況下，可快速得到在無(wú)柵瓣且具有全局最優(yōu)解的低峰值旁瓣的稀疏陣列，解決了大型稀疏陣列綜合問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種有陣元位置約束的低峰值旁瓣稀疏陣列獲取方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用fm表示均勻排列的直線陣列中第m個(gè)陣元位置上是否有陣元：fm＝1表示第m個(gè)陣元位置上有陣元；fm＝0表示第m個(gè)陣元位置上沒(méi)有陣元；約束q個(gè)陣元的位置，即fq＝1,q∈{2,…,m-1}，q<n，m為均勻排列的直線陣列的陣元個(gè)數(shù)，n為稀疏陣列的陣元個(gè)數(shù)，即fm＝1的個(gè)數(shù)；則優(yōu)化后對(duì)應(yīng)的方向圖f(θ)的最大旁瓣電平msll表示為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，定義均勻排列的直線陣列的優(yōu)化模型為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，優(yōu)化時(shí)，優(yōu)化模型的約束條件為均勻排列的直線陣列兩端的陣元位置上有陣元，以保證優(yōu)化后得到的稀疏直線陣列口徑不變。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)優(yōu)化f的取值，以優(yōu)化陣元的位置，使優(yōu)化后的直線陣列方向圖最大旁瓣電平msll最小，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從具有m個(gè)陣元的均勻排列的直線陣列得到n個(gè)陣元的稀疏陣列，采用逐步逼近最優(yōu)解的方法，每次迭代循環(huán)保證約束的位置存在陣元，最終得到含有n個(gè)陣元稀疏陣列的最優(yōu)解，m大于n。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種有陣元位置約束的低峰值旁瓣稀疏陣列獲取方法，其包括：對(duì)于均勻排列的直線陣列，定義優(yōu)化模型，通過(guò)優(yōu)化f的取值，以優(yōu)化陣元的位置，使優(yōu)化后的直線陣列方向圖最大旁瓣電平MSLL最??；同時(shí)，需要滿足稀疏后的直線陣列口徑不變。本發(fā)明在保證低計(jì)算量和滿足陣元位置約束的情況下，能夠快速得到在無(wú)柵瓣且具有全局最優(yōu)解的低峰值旁瓣的稀疏陣列。

技術(shù)研發(fā)人員：耿暢,謝秩嵐,楊亞,程旗
受保護(hù)的技術(shù)使用者：四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17