[发明专利]一种基于二进制粒子群算法的Fragment型天线结构设计方法

摘要

本发明公开了一种基于二进制粒子群算法的Fragment型天线结构设计方法，在Fragment型天线结构设计时，将其给定设计区域映射为一串二进制0/1编码，即离散为许多小的设计区域，“0”和“1”分别表示小区域无和有填充，不同的0/1编码组合代表不同的天线设计区域形状，通过引入正交阵列初始化Fragment型天线设计区域的初始形状，增加初始天线设计的多样性及其在设计区域的分布多样性，然后改进转换函数以加快寻找最优天线结构的速度。本发明提出的方法在解决Fragment型天线结构设计问题时，兼顾天线设计的多样性和设计速度，可显著改善Fragment型天线结构设计问题的求解效率，尤其是高维天线设计问题。

主权项

1.一种基于二进制粒子群算法的Fragment型天线结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：依据天线设计需求构建天线初始模型，确定设计区域；步骤2：依据天线设计需求构造天线设计目标的目标函数F；步骤3：将设计区域离散为m个子设计区域；步骤4：利用正交阵列初始化N组不同的天线设计区域的结构，即将m个子设计区域映射为长度为m的N组不同的二进制编码x1,x2,...,xN；步骤5：随机给N组二进制编码中每个元素分配一个初始速度v1,v2,...,vN，初始速度向量，包含N个速度，以一组编码作为一个个体，N组编码作为一个群体；步骤6：调用电磁仿真工具分别获取N组天线编码的响应值，利用其响应值求解目标函数，获得每个个体当前最优编码为Pbest、所有N个个体的全局当前最优编码为Gbest；步骤7：判断步骤6求解获得的目标函数值是否满足天线设计需求，若满足，则进入步骤8，否则，基于二进制粒子群更新操作更新N组二进制串编码每个元素的速度并生成新的N组编码，返回步骤6，直到获得符合设计要求的编码或者达到二进制粒子群更新操作的最大迭代次数；所述基于二进制粒子群更新操作，获得符合设计要求的编码的具体过程如下：对于N组天线设计参数变量依次进行如下操作；1)依据如下公式更新第i组编码的速度vi(t)＝ωvi(t‑1)+c1r1(Pbest‑xi(t‑1))+c2r2(Gbest‑xi(t‑1))其中，t为迭代次数，vi(t)和vi(t‑1)分别为第i组编码第t次和t‑1次迭代的速度，xi(t‑1)为第i组编码第t‑1次迭代的二进制0/1编码，ω为惯性权重，c1和c2为学习因子，r1和r2是[0,1]之间的随机数；2)依据如下公式更新第i组编码：其中，kmax＝2和kmin＝1分别是转换因子的最大和最小值，k(t)为第t次迭代的转换因子，S(vi(t))为第t次迭代的转换函数，xi(t)为第t次迭代的二进制0/1编码；步骤8：结束Fragment型天线结构设计。