[发明专利]基于PSO类算法的MIMO雷达方阵布阵优化方法

摘要

本发明提供一种基于PSO类算法的MIMO雷达方阵布阵优化方法，包括以下步骤：步骤1，对方阵进行离散化处理，并对离散孔径拓扑使用带约束条件的二进制向量来表示；步骤2，对步骤1得到的二进制向量代入MIMO雷达方向图公式来确立与方向图的一一对应关系。由方向图可以求解其对应的峰值旁瓣电平PSL，从而将PSL表示为拓扑结构二进制向量的函数，建立对应的二进制优化问题；步骤3，对步骤2获得的二进制优化问题(目标是降低PSL)采用PSO类算法进行求解，得到优化后的阵列拓扑结构，由此可以得出对应的最优PSL方向图。本发明通过PSO类算法能够有效降低MIMO雷达PSL，从而实现MIMO雷达方阵的优化设计。

主权项

1.一种基于PSO类算法的MIMO雷达方阵布阵优化方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，对方阵进行离散化处理，并对离散孔径拓扑使用带约束条件的二进制向量表示；步骤2，将步骤1得到的二进制向量代入MIMO雷达方向图公式，确立该二进制向量与MIMO雷达方向图的一一对应关系，并求解MIMO雷达方向图对应的峰值旁瓣电平PSL，将PSL表示为拓扑结构二进制向量的函数，从而建立二进制优化问题；步骤3，对步骤2建立的二进制优化问题采用PSO算法进行求解，得到优化后的阵列拓扑结构，最终得到最优PSL方向图；步骤1所述对方阵进行离散化处理，并对离散孔径拓扑使用带约束条件的二进制向量表示，具体步骤如下：步骤1.1，设正方形边长L为：L＝aλ，a为常数，λ为雷达工作波长；MIMO雷达的发射阵元数目N_t和接收阵元数目N_r满足：N_t＝N_r＝N，N为正整数；步骤1.2，阵元的间距满足大于或者等于0.5λ，将正方形按0.5λ的间距离散化为个端点，即8a个端点；步骤1.3，阵元离散化位置应遵循以下规则：发射、接收阵列中，正方形的四个端点处都放置阵元，其他的N‑4个阵元需要放置在剩余的8a‑4个端点上，用表示MIMO雷达发射阵列拓扑结构，来表示MIMO雷达接收阵列拓扑结构，即：其中，b_tk,b_rk∈{0,1}，1表示第k个端点放置阵元，0表示第k个端点不放置阵元，k＝1,2,3…8a；步骤1.4，方阵的离散孔径拓扑使用带约束条件的二进制向量表示如下：b_tk,b_rk∈{0,1}b_t1＝b_t2a+1＝b_t4a+1＝b_t6a+1＝b_r1＝b_r2a+1＝b_r4a+1＝b_r6a+1＝1步骤2所述将步骤1得到的二进制向量代入MIMO雷达方向图公式，确立该二进制向量与MIMO雷达方向图的一一对应关系，并求解MIMO雷达方向图对应的峰值旁瓣电平PSL，将PSL表示为拓扑结构二进制向量的函数，从而建立二进制优化问题，具体步骤如下：步骤2.1，二维MIMO雷达方向图的公式为：其中，λ表示为雷达工作波长，θ表示入射波方向的仰角，表示入射波方向的方位角，N_t和N_r分别为MIMO雷达的发射阵列与接收阵列的阵元数量，为发射阵列的阵元位置，为接收阵列的阵元位置，为入射波的入射方向单位矢量；步骤2.2，将带约束条件的二进制向量代入步骤2.1的MIMO雷达方向图公式来确立表示拓扑结构的二进制向量与方向图的一一对应关系；步骤2.3，由步骤2.2求解峰值旁瓣电平将PSL表示为拓扑结构二进制向量的函数，从而建立二进制优化问题如下：b_tk,b_rk∈{0,1}b_t1＝b_t2a+1＝b_t4a+1＝b_t6a+1＝b_r1＝b_r2a+1＝b_r4a+1＝b_r6a+1＝1