本文關(guān)鍵詞：相控陣?yán)走_(dá)陣列天線子陣劃分優(yōu)化算法研究

  更多相關(guān)文章： 陣列天線 子陣劃分優(yōu)化 和差波束 遺傳算法 聚類算法

【摘要】：大型陣列天線由于具有高增益、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)中,考慮到陣元數(shù)目過多帶來的高系統(tǒng)成本和復(fù)雜度,往往需要對(duì)陣列天線進(jìn)行子陣劃分。子陣劃分結(jié)構(gòu)的好壞直接影響著陣列信號(hào)處理的性能,然而工程中普遍采用比較簡(jiǎn)單的子陣劃分結(jié)構(gòu),這種設(shè)計(jì)缺乏充足的理論分析,嚴(yán)重制約了雷達(dá)的整體性能,因此如何得到最優(yōu)的子陣劃分結(jié)構(gòu)成為雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮的問題之一。一種典型的子陣劃分應(yīng)用是單脈沖測(cè)角技術(shù),該技術(shù)通過在陣元級(jí)上形成和波束,在子陣級(jí)上形成差波束,減少了模擬饋線網(wǎng)絡(luò)數(shù)目,降低了硬件制造成本。為了形成低副瓣的和差波束,本文首先在權(quán)矢量?jī)?yōu)化準(zhǔn)則下建立了和差波束形成中的子陣劃分優(yōu)化模型,優(yōu)化的目標(biāo)是使陣元級(jí)等效加權(quán)矢量與參考低副瓣加權(quán)矢量之間的逼近誤差最小。然后,針對(duì)線陣子陣級(jí)和差波束形成問題,在權(quán)矢量?jī)?yōu)化準(zhǔn)則下,子陣劃分優(yōu)化等效于有序陣元級(jí)參考差和加權(quán)比序列的某種鄰接劃分,在此基礎(chǔ)上本文提出了一種基于分割點(diǎn)位置編碼遺傳算法的子陣劃分優(yōu)化方法,該方法將有序序列的分割點(diǎn)位置編碼成染色體,然后隨機(jī)產(chǎn)生一組無重復(fù)整數(shù)完成對(duì)種群的初始化,并且設(shè)計(jì)合適的適應(yīng)度函數(shù)和遺傳算子操作來改善算法的收斂性和穩(wěn)定性。仿真分析表明,該方法相比于其它劃分方法而言,能夠?qū)崿F(xiàn)全局搜索并快速收斂到最優(yōu)解,同時(shí)可以獲得更小的權(quán)矢量逼近誤差以及更低的方向圖副瓣。接著,針對(duì)圓形面陣子陣級(jí)最優(yōu)和差波束形成問題,在權(quán)矢量?jī)?yōu)化準(zhǔn)則下,子陣劃分優(yōu)化可以轉(zhuǎn)化為陣元級(jí)參考差和加權(quán)比矢量集的聚類,因此可以使用傳統(tǒng)聚類算法(如K均值聚類算法)進(jìn)行解決。然而當(dāng)陣元級(jí)加權(quán)不均勻(如低副瓣加權(quán))時(shí),使用傳統(tǒng)聚類算法并不能使權(quán)矢量逼近誤差完全最小化。為了解決這個(gè)問題,本文提出了一種基于改進(jìn)K均值聚類算法的子陣劃分優(yōu)化方法,該方法充分考慮陣元級(jí)加權(quán)的影響,通過修改傳統(tǒng)K均值聚類算法的聚類準(zhǔn)則和聚類中心來進(jìn)一步減小權(quán)矢量逼近誤差。仿真分析表明,當(dāng)陣元級(jí)加權(quán)不均勻時(shí),所提方法能夠獲得最小的權(quán)矢量逼近誤差和最低的方向圖副瓣性能。最后,對(duì)全文工作進(jìn)行了總結(jié),并給出子陣劃分技術(shù)需要進(jìn)一步研究解決的問題。
【關(guān)鍵詞】：陣列天線 子陣劃分優(yōu)化 和差波束 遺傳算法 聚類算法
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN958.92
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 研究歷史及現(xiàn)狀13-17
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排17-20
• 第2章 波束形成技術(shù)20-32
• 2.1 陣列信號(hào)模型20-25
• 2.1.1 線陣信號(hào)模型20-22
• 2.1.2 矩形面陣信號(hào)模型22-24
• 2.1.3 圓形面陣信號(hào)模型24-25
• 2.2 數(shù)字波束形成25-28
• 2.2.1 陣元級(jí)數(shù)字波束形成25-26
• 2.2.2 子陣級(jí)數(shù)字波束形成26-28
• 2.3 單脈沖和差波束形成28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第3章 子陣劃分技術(shù)32-40
• 3.1 子陣劃分概述32-33
• 3.2 子陣劃分分類33
• 3.3 子陣劃分優(yōu)化33-36
• 3.3.1 方向圖優(yōu)化準(zhǔn)則34-35
• 3.3.2 權(quán)矢量?jī)?yōu)化準(zhǔn)則35
• 3.3.3 優(yōu)化模型及求解35-36
• 3.4 單脈沖和差波束形成中的子陣劃分優(yōu)化36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-40
• 第4章 基于分割點(diǎn)位置編碼遺傳算法的子陣劃分優(yōu)化方法40-52
• 4.1 鄰接劃分方法40-42
• 4.2 遺傳算法42-43
• 4.3 基于分割點(diǎn)位置編碼遺傳算法的子陣劃分優(yōu)化方法43-47
• 4.4 仿真分析47-50
• 4.5 本章小結(jié)50-52
• 第5章 基于改進(jìn)K均值聚類算法的子陣劃分優(yōu)化方法52-64
• 5.1 基于傳統(tǒng)聚類算法的子陣劃分優(yōu)化方法52-57
• 5.1.1 聚類優(yōu)化模型52-54
• 5.1.2 錐削函數(shù)量化法54-55
• 5.1.3 K均值聚類算法55-56
• 5.1.4 陣元級(jí)加權(quán)對(duì)傳統(tǒng)聚類算法的影響56-57
• 5.2 基于改進(jìn)K均值聚類算法的子陣劃分優(yōu)化方法57-59
• 5.3 仿真分析59-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第6章 總結(jié)與展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單72-74
• 致謝74

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡航;景秀偉;;基于高斯方向圖的二維子陣級(jí)相干源超分辨測(cè)向[J];信號(hào)處理;2008年05期

2 錢斌;王萍;汪欣;;降維導(dǎo)向最小方差算法中的子陣優(yōu)化劃分技術(shù)[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2013年04期

3 熊子源;徐振海;張亮;吳迪軍;;陣列雷達(dá)最優(yōu)子陣劃分研究[J];雷達(dá)科學(xué)與技術(shù);2011年04期

4 熊哲;楊春蘭;;基于子陣幅度加權(quán)的低副瓣算法研究[J];艦船電子工程;2012年02期

5 胡航;景秀偉;;基于近似理想方向圖的子陣級(jí)超分辨測(cè)向方法[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

6 閆秋飛;范國(guó)平;徐朝陽(yáng);;子陣幅度加權(quán)的低副瓣技術(shù)研究[J];艦船電子對(duì)抗;2009年06期

7 陳舒敏;張友益;;基于子陣的寬帶數(shù)字恒定波束形成技術(shù)[J];艦船電子對(duì)抗;2010年05期

8 葛佩;李明;滕飛;;一種平面陣的非均勻子陣劃分方法[J];火控雷達(dá)技術(shù);2012年03期

9 周天,李海森,朱志德,袁延藝;多波束測(cè)深系統(tǒng)多子陣檢測(cè)法的改進(jìn)及其性能分析[J];聲學(xué)技術(shù);2005年03期

10 熊子源;徐振海;張亮;吳迪軍;肖順平;;基于聚類算法的最優(yōu)子陣劃分方法研究[J];電子學(xué)報(bào);2011年11期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 魏文寶;張良;孫曉聞;;一種基于主瓣偏移和權(quán)值量化的子陣劃分方法[A];全國(guó)第二屆信號(hào)處理與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議專刊[C];2008年

2 張福瓊;;S波段T/R子陣模塊設(shè)計(jì)[A];1993年全國(guó)微波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];1993年

3 余嘉;李會(huì)勇;何子述;;一種寬帶數(shù)字陣?yán)走_(dá)的子陣劃分方法[A];中國(guó)通信學(xué)會(huì)第六屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（下）[C];2009年

4 蔣飚;;子陣波束形成及方位估計(jì)性能分析[A];2009年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)交流暨水聲學(xué)分會(huì)換屆改選會(huì)議論文集[C];2009年

5 林衛(wèi)明;朱振波;湯子躍;;改進(jìn)的多子陣雙站合成孔徑聲納成像算法[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2007年青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2007年

6 張揚(yáng)帆;黃海寧;李淑秋;葉青華;張春華;;基于拖曳陣航向傳感器數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)子陣分解[A];2005年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

7 胡航;;對(duì)子陣DBF通道失配校正的通道均衡法[A];2002海峽兩岸三地?zé)o線科技研討會(huì)論文集[C];2002年

8 段恒毅;;大子陣毫米波波導(dǎo)裂縫陣[A];2005'全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（第一冊(cè)）[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 山西省臨猗縣質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 賈潤(rùn)沛 （美）新墨西哥州立大學(xué)計(jì)算機(jī)系 賈海霞;求解任意簡(jiǎn)單圖最大團(tuán)的研究報(bào)告[N];山西科技報(bào);2005年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 徐佳;二維相控陣子陣劃分和數(shù)字波束形成技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2014年

2 方芳;多子陣陣列的有源校正方法研究[D];電子科技大學(xué);2014年

3 祝群;子陣級(jí)自適應(yīng)數(shù)字波束形成技術(shù)研究與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2014年

4 朱承龍;基于子陣列的陣列發(fā)射波束形成方法研究[D];電子科技大學(xué);2015年

5 朱航;大型數(shù)字陣面子陣優(yōu)化研究[D];南京大學(xué);2014年

6 習(xí)文;相控陣?yán)走_(dá)陣列天線子陣劃分優(yōu)化算法研究[D];北京理工大學(xué);2016年

7 鄧璐;基于子陣的部分?jǐn)?shù)字波束形成技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2007年

8 劉恩曉;子陣級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

9 鄧新紅;子陣級(jí)自適應(yīng)數(shù)字波束形成方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

10 周勛;子陣級(jí)寬帶數(shù)字多波束形成研究[D];重慶大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：664260