[发明专利]天线阵列稀疏稀布优化方法、装置、设备及可读存储介质

说明书

本发明提供了一种天线阵列稀疏稀布优化方法、装置、设备及可读存储介质，一种天线阵列稀疏稀布优化方法，所述优化方法包括以下步骤：S1：初始化天线阵列参数；S2：生成天线阵列初始种群；S3：遗传算法循环；S4：保留最优个体在新种群中；S5：存储最优天线分布位置；S6：根据最优结果计算大规模阵列稀疏位置优化后的阵因子，本发明提供适应大规模数量天线阵列的稀疏/稀布优化方法，以减少通道数目、降低硬件成本。

【技术领域】

本发明涉及阵列天线和无线通信技术领域，尤其涉及应用于大规模天线阵列合成低旁瓣波束过程中的一种天线阵列稀疏稀布优化方法、装置、设备及可读存储介质。

【背景技术】

在雷达和通信系统中，为使天线具有高增益、窄波束、低旁瓣等特性，广泛地使用了阵列天线。在给定孔径大小的前提下，通过约束天线单元之间的距离并对各个阵元位置进行化，可以在不明显改变阵元均匀排列时对应的半功率波束宽度基础上，获得由均匀加权阵元构成的降低了旁瓣电平的非均匀天线阵列(稀布阵)。增大了的阵元间距能减少相同孔径下阵元满排列时对应的阵元数目，并能减少阵元之间因互耦效应对方向图带来的影响。通过优化天线单元的位置最终使得整机系统软、硬件复杂度，整机重量，制造及维护成本都得到了相应的降低。

在直线和平面阵列上，利用稀疏/稀布阵列天线的方法来减少天线的阵元数量、有效降低方向图旁瓣电平的技术已得到较为广泛的研究。

根据已公开的阵列天线稀布优化设计中，在进行基于遗传算法的大规模阵列稀布优化过程中，由于大规模阵列合成波束的主瓣宽度极窄，且大规模阵列中主瓣内易出现尖峰，导致常规适应度函数陷于局部收敛，无法跳出错误的搜索方向，主旁比优化失败，无法满足大规模阵列数量场景应用。

因此，有必要研究一种天线阵列稀疏稀布优化方法、装置、设备及可读存储介质来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种天线阵列稀疏稀布优化方法、装置、设备及可读存储介质，减少了通道数目，降低了硬件成本。

一方面，本发明提供一种天线阵列稀疏稀布优化方法，所述优化方法基于遗传算法或粒子群算法进行稀布位置优化的过程中，对大规模场景应用对适应度函数进行改进，所述优化方法包括以下步骤：

S1：初始化天线阵列参数；

S2：生成天线阵列初始种群；

S3：遗传算法循环；

S4：保留最优个体在新种群中；

S5：存储最优天线分布位置；

S6：根据最优结果计算大规模阵列稀疏位置优化后的阵因子。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3中遗传算法循环按照最大遗传代数循环计算。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3具体包括：

S31：代入适应度函数计算最大旁瓣电平；

S32：基于轮盘赌进行复制操作；

S33：基于概率进行交叉操作；

S34：基于概率进行变异操作。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S31具体包括：

S311：在合成阵因子的观察角度采样中，找到与阵因子极值对应角度差值最小的采样角度，将角度差值最小的采样角度赋值为阵因子极值对应角度；

S312：根据阵元数量及S1中观察角度采样规模计算阵列合成波束主瓣宽度及采样点数；