[发明专利]一种有源相控阵雷达天线子阵划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，特别是涉及一种有源相控阵雷达天线子阵划分方法。

背景技术

为扩展相控阵天线系统的瞬时带宽，增强雷达系统抗干扰能力，满足雷达系统性能日益增长的需求，同时考虑到雷达系统体积、造价、工程可实现性等约束条件，在大型的有源相控阵天线中，通常采用子阵划分技术对天线阵列进行最优划分，即先由若干个辐射单元构成一个子阵列，在子阵列内，仍采用移相器来控制子阵的相位波前，每个子阵后面接入一个可变时延器，然后由若干个子阵列构成一个全阵列，阵列因子的扫描则靠控制与频率无关的时延器来实现。

关于最优子阵划分的求解，现有的方法并未将射频馈电网络、T/R组件结构以及供电及波控网络布局等实际工程约束条件列入考虑，有些子阵划分结果工程很难实现甚至无法实现。同时，多数子阵划分的研究是基于雷达的单一功能(副瓣电平或者信干噪比)展开的，但实际应用时却需要天线同时满足多功能要求。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

名词解释：

第二状态信干噪比是指存在干扰情况下阵列允许输出的最小信干噪比。

第一状态最高副瓣电平是指天线系统宽带宽角工作时方位以及俯仰最大扫描角度时所允许的最高副瓣电平。

本发明的目的在于提供一种有源相控阵雷达天线子阵划分方法来克服或至少减轻现有技术的中的至少一个上述缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种有源相控阵雷达天线子阵划分方法，所述有源相控阵雷达天线子阵划分方法包括如下步骤:步骤1：获取待划分有源相控阵雷达天线子阵的阵元分布形式、阵元间距、阵元编号并计算坐标向量；步骤2：对坐标向量进行加权计算，得到加权向量；步骤3：通过遗传算法对加权向量进行计算，得到初始化聚类中心，其中，遗传算法中引入工程约束条件；步骤4：对所述初始化聚类中心进行聚类划分，从而得到有源相控阵雷达天线子阵划分形式，并对得到的有源相控阵雷达天线子阵划分形式计算适应度评价函数；步骤5：预设阈值，并判断适应度评价函数是否超过所述阈值，若是，进行迭代处理直至所述结果为否；若否，则结束。

优选地，其特征在于，所述步骤1具体为：根据阵元分布形式以及阵元数量计算各个阵元坐标位置，并生成总坐标向量。

优选地，所述阵元分布形式包括三角栅格分布或矩形栅格分布，所述三角栅格分布采用如下公式进行计算各个阵元坐标位置：

其中，

m_X、n_x为任意一个阵元X的编号；W_三角X为三角栅格分布的各个真元坐标位置；dx、dy为阵元间距；

其中，所述矩形栅格分布采用如下公式进行计算各个阵元坐标位置：

m_X、n_x为任意一个阵元X的编号；W_X为矩形栅格分布的各个阵元坐标位置；dx、dy为阵元间距。

优选地，所述步骤2中的加权计算具体采用如下公式进行计算：W_weight＝W_am⊙W_ph；其中，

⊙表示矢量元素相乘，即Hadamard积；W_weight为加权向量；W_am为幅度加权向量；W_ph为相位加权向量。

优选地，所述步骤3具体为：步骤31：进行遗传算法参数初始化；步骤32：所述引入工程约束条件为引入射频馈电网络、T/R组件结构以及供电及波控网络布局工程约束条件，对W_weight进行二进制编码；步骤33：对编码后的W_weight进行适应度值ObjV计算；步骤34：根据适应度值进行遗传算子运算，并得到初始化聚类中心。

优选地，所述步骤31具体为：将遗传算法参数设置为：个体数目40；最大遗传代数800；变量的二进制位数为20。

优选地，所述步骤32的具体约束为：每个T/R组件的所有通道进行统一编码，确保同一个组件的所有通道在同一个子阵内；预留供电及波控网络等模块布局的空间，约定预设位置的T/R组件必须在同一个子阵内；约定每个子阵中包含的阵元数相当，约定所有子阵中最长列与最短列阵元个数比不超过2。

优选地，所述步骤33具体为：设聚类中心个数为K，聚类中心序列为U＝[(x1，y1),…,(xn，yn),…,(xk，yk)]，则