一种基于子阵足迹的Domino子阵布局设计方法与流程

本发明涉及相控阵天线，具体而言，涉及一种基于子阵足迹的domino子阵布局设计方法。

背景技术：

1、大规模相控阵天线具有高增益特性和灵活的波束扫描能力，已被广泛应用于各种通信和雷达系统中。在传统的相控阵天线中，每一个天线单元都配有一套收发组件，以调控此天线单元的馈电功率和相位。然而，由于现有收发组件的设计技术和制造工艺还不够成熟，导致高频段的收发组件尺寸大且价格贵，进而导致工作于较高频段的相控阵天线同时面临收发组件放置空间不足和成本高昂的问题。非规则子阵技术通过将收发组件放置在子阵级，让多个天线单元共有一套收发组件，可以显著减少收发组件的数量和密度，从而有效解决了上述问题。

2、当采用非规则子阵技术时，子阵的布局好坏对于相控阵的性能具有显著的影响。近年来，设计子阵布局的主流方法是根据性能指标要求建立混合整数规划模型，从而从阵列口径中存在的所有候选子阵中选取若干个子阵形成完整的子阵布局。虽然这类方法取得了良好的效果，但是混合整数规划模型的建模十分考验技巧，且求解十分复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于子阵足迹的domino子阵布局设计方法，以改善上述现在设计子阵布局的主流方法面临的数学建模及求解复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本申请实施例提供了如下技术方案：

3、本申请实施例提供了一种基于子阵足迹的domino子阵布局设计方法，所述方法包括：步骤 s100、基于入侵杂草优化算法在阵列口径中排布子阵足迹；步骤 s200、基于阵列口径中子阵足迹的分布情况和预设的子阵排布规则依次将多个domino子阵布局至阵列口径中，进而完成domino子阵布局的优化设计。

4、可选地，所述基于入侵杂草优化算法在阵列口径中排布子阵足迹，包括：

5、步骤s110、随机初始化杂草种群，其中种群中的每一株杂草由一套子阵足迹的横纵坐标组成的向量表示，且通过随机选取若干个天线单元的位置作为子阵足迹的位置得到，子阵足迹的数量由阵列规模和子阵大小决定；

6、步骤s120、根据子阵排布规则确定每一株杂草对应的domino子阵布局；

7、步骤s130、杂草适应度评价，杂草的适应度用于衡量具有不同domino子阵布局的阵列在进行波束扫描时的方向性系数性能，适应度值等于阵列在 φ=0°和 φ=90°两个方位面上进行波束扫描时的方向性系数最小值， φ为扫描角度在方位面内与x轴正轴的夹角；

8、步骤s140、杂草种群基于概率变异机制的繁殖扩散，在种群进行繁殖扩散时，当前杂草种群中的每一株杂草将作为父代杂草并产生若干株子代杂草，父代杂草的适应度值越高，产生的子代杂草越多，反之越少，其次每一株子代杂草在产生时会先复制父代杂草的向量，然后再进行概率变异，即向量中的每一个元素会以预设的概率加1或减1，其中变异概率随着进化代数的增加而减少，以实现从全局搜索到局部搜索的逐步转变，保证收敛到最优值的速率，产生的子代杂草与父代杂草共同构成新种群；

9、步骤s150、确定杂草对应的domino子阵布局，其中对于新种群中的每一株杂草，根据子阵排布规则确定其对应的domino子阵布局；

10、步骤s160、杂草适应度评价，包括对新种群中的每一株杂草，再次计算其适应度值；

11、步骤s170、杂草种群的竞争性排除，包括在杂草种群进行上述繁殖之后，判断当前杂草种群规模是否超过最大种群规模，若超过，则依次排除适应度值最低的杂草，直至种群规模等于最大种群规模；

12、步骤s180、检验进化代数是否达到最大代数，若达到，则输出当前种群中适应度值最高的杂草所对应的domino子阵布局，算法停止；否则回溯到步骤s140，并继续执行后续步骤。

13、可选地，所述子阵排布规则为排布domino子阵前先将天线单元编号，且编号顺序为从左往右、从下往上；在未被domino子阵覆盖的所有天线单元中，编号最小的单元将被domino子阵优先覆盖；

14、对于每一个即将被子阵覆盖的天线单元，会有一到两种domino子阵可被排布且不造成子阵重叠，在存在两种domino子阵排布的情况下，基于每种domino子阵的中心位置距离到每一个子阵足迹的距离，筛选出距离最短的一个domino子阵进行布局，其中domino子阵被选用后即被排布于口径中，子阵足迹被选用后即被删除；

15、若两种domino子阵排布到最近的一个子阵足迹的距离相同，则选择domino子阵对应的单元编号求和后较小的一种domino子阵进行排布。

16、本发明的有益效果为：

17、本发明公开了一种基于子阵足迹的domino子阵布局设计方法，子阵足迹决定了domino子阵布局，且由入侵杂草优化算法进行优化。此方法简单易行，无需进行巧妙的数学建模，且可以找出具有最好波束扫描方向性系数性能的domino子阵布局。

18、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种基于子阵足迹的domino子阵布局设计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于子阵足迹的domino子阵布局设计方法，其特征在于，所述基于入侵杂草优化算法在阵列口径中排布子阵足迹，包括：

3.根据权利要求1所述的基于子阵足迹的domino子阵布局设计方法，其特征在于，所述子阵排布规则为排布domino子阵前先将天线单元编号，且编号顺序为从左往右、从下往上；在未被domino子阵覆盖的所有天线单元中，编号最小的单元将被domino子阵优先覆盖；

技术总结
本发明涉及相控阵天线技术领域，具体而言，涉及一种基于子阵足迹的Domino子阵布局设计方法，包括：基于入侵杂草优化算法在阵列口径中排布子阵足迹；基于阵列口径中子阵足迹的分布情况和预设的子阵排布规则依次将多个Domino子阵布局至阵列口径中，进而完成Domino子阵布局的优化设计。本发明公开了一种基于子阵足迹的Domino子阵布局设计方法，子阵足迹决定了Domino子阵布局，且由入侵杂草优化算法进行优化。此方法简单易行，无需进行巧妙的数学建模，且可以找出具有最好波束扫描方向性系数性能的Domino子阵布局。

技术研发人员：牟伦位,侯惠颖,杨锟,许喻凯,鄢力旗
受保护的技术使用者：成都辰星迅联科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5