[发明专利]基于误差矩阵导向的非均匀阵列综合方法

说明书

本发明公开了一种基于误差矩阵导向的非均匀阵列综合方法，通过误差矩阵的引导，实现非均匀布阵的快速迭代综合技术。主要步骤是：首先依据综合需求，建立期望方向图向量，建立阵列流型；利用阵列流型和期望方向图向量构造增广矩阵，并形成方向图综合需满足的矩阵方程；基于最小特征值对应的特征向量得到方向图综合问题的解向量；基于解向量构造矩阵方程解的误差矩阵；利用误差矩阵引导阵元位置的移动，并形成新的阵列流型；重新进行方向图综合并评估综合结果，若未达成，则迭代执行以上过程，直至达到综合目标。本发明解决了现有非均匀布阵综合技术耗时长的问题。

技术领域

本发明涉及非均匀布阵、稀疏布阵等阵列综合问题，具体涉及一种基于误差矩阵导向的非均匀阵列综合方法。属于阵列天线综合设计技术领域。

背景技术

随着多任务多功能雷达技术的发展，阵列规模越来越大，稀疏布阵和非均匀布阵成为近年来雷达天线阵列研究的热点问题，传统的解析综合方法难以解决该类问题，而仿生优化算法的复杂度也随着阵列规模的增大而增大，与此同时，优化算法的寻优方式存在随机性和盲目性，在大型阵列综合问题中面临巨大的时间消耗和内存消耗问题。

伴随着计算机技术的发展，基于矩阵分析的方向图拟合和逼近技术也得到了大量的关注，Vaskelainen等人提出用迭代全面最小二乘法(Total Least Square Method,TLSM)技术结合优化技术实现球面均匀共形阵的低交叉极化低副瓣设计，提高规则阵列综合效率。然而，在目前公开发表的文献中，TLSM算法大多被用于评价拟合误差逼近程度，并没有利用该算法中间过程产出的误差矩阵，充分发挥该算法的优势。

基于解析方法的稀疏布阵技术很难适应现代雷达系统的需求，而基于优化技术的稀疏布阵技术很难迅速收敛，因此，非均匀阵列综合已成为亟需解决的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种可以快速完成逼近期望方向图的基于误差矩阵导向的非均匀阵列综合方法，该方法基于全面最小二乘法综合阵列方向图存在的阵列误差，以阵列误差为导向，引导非均匀布阵的寻优方向，提高了大型非均匀阵列综合的效率和精度，并可以应用于完善大型阵列波束形成技术中。

本发明的技术方案是：

基于误差矩阵导向的非均匀阵列综合方法，包括以下步骤：

01)建立非均匀阵列综合期望方向图向量S：根据阵列设计指标需求，给出所有采样观察方向(θ_i)远场的期望电平值S(θ_i)，并组成非均匀阵列综合期望方向图向量S，所述组成非均匀阵列综合期望方向图向量S应包含M个采样观察方向点的期望电平，即：S＝[S(θ₁),…,S(θ_m),…,S(θ_M)]^T

其中，θ_m为正交直角坐标系下，第m个采样观察方向矢量与z轴正向的夹角，m＝1,2，…,M，M为所有采样的观察方向点总数，上标T表示转置；

02)建立阵列流型矩阵A：根据阵列中阵元辐射方向图及位置建立阵列流型矩阵A，该阵列流型矩阵A应包含M×N个元素a_mn，m代表第m个采样观察方向矢量与z轴正向的夹角，即m＝1,2，…,M，n代线阵中阵元的编号，即n＝1,2，…,N

其中，f_n(θ_m)为第n个阵元远场方向图在第m个观察方向的振幅，d_n为第n个阵元相对于第1个阵元的距离，k为波数，j为虚数单位；

03)构造矩阵方程：利用步骤01)得到的非均匀阵列综合期望方向图向量S，步骤02)得到的阵列流型矩阵A，构造M×(N+1)维增广矩阵C，

C＝[A|S]