申请/专利权人：电子科技大学

申请日：2024-01-16

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117895987A

主分类号：H04B7/06

分类号：H04B7/06;G06N3/126;G01S7/02;H04B7/08;H04B7/0408

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.03#实质审查的生效;2024.04.16#公开

摘要：本发明公开了一种球面阵子阵协同多波束规划与形成方法，在进行多波束规划与形成前，给出对球面相控阵的指标需求，根据不同的需求，设置合适的活跃区判断标准，选择出参与波束成形的子阵和阵元以及对活跃区子阵如何多波束成形进行协同规划，再根据规划和需求设计合理的适应度函数，通过遗传算法，迭代优化每个活跃区的子阵级激励和阵元级激励，进而形成满足需求的多波束。本发明的方法针对多波束形成时球面阵子阵协同多波束的规划与形成问题，兼具通道利用率高、功耗小、成本低、波束指向灵活、方向性好的优点，具备在各种需求下保证质量的多波束形成能力，可以据此设计出满足波束成形需求的球面相控阵。

主权项：1.一种球面阵子阵协同多波束规划与形成方法，具体步骤如下：Sl、划分球面阵成若干正五边形和正六边形子阵，得到子阵法向和阵元法向；S2、输入目标数目M及角度设置旁瓣要求、最优适应度op、迭代次数N、交叉概率、变异概率；S3、设置活跃区标准θactive＝40°；S4、遍历步骤S1划分得到的子阵并判断是否完成遍历，若是则转到步骤S12，若否则转到步骤S5；S5、遍历目标并判断是否完成遍历，若是则转到步骤S4，若否则转到步骤S6；S6、判断子阵法向与目标指向是否满足：存在使得若是则说明该子阵处于活跃区k中，转到步骤S7，若否则说明该子阵不处于活跃区k中，转到步骤S5；S7、对该子阵每个阵元的法向与目标指向做判断，是否存在使得若是则阵元处于活跃区k中，若否则阵元不处于活跃区k中，判断完成后转到步骤S8；S8、遍历步骤S6中判断处于活跃区k的子阵的边缘阵元，并判断是否完成遍历，若是则转到步骤S5，若否则转到步骤S9；S9、判断步骤S6中的边缘阵元是否处于活跃区k，若是则转到步骤S10，若否则转到步骤S8；S10、判断与步骤S9中边缘阵元相邻的子阵法向是否满足：若是则转到步骤S8，若否则说明按照判断标准该相邻子阵不处于活跃区k中，转到步骤S11；S11、对子阵每个阵元法向与目标指向做判断，若存在使得则该阵元及子阵处于活跃区k中，反之则说明阵元及子阵均不处于活跃区k中，判断完成后转到步骤S8；S12、判断活跃区是否存在重叠，即是否有阵元同时处于多个活跃区，参与多个波束的形成，若是则转到步骤S13，若否则转到步骤S14；S13、合并重叠活跃区，一个活跃区参与多个波束的形成、对应多个目标，故活跃区数量K≤M，转到步骤S14；S14、判断波束是否可区分，若是则转到步骤S15，若否则转到步骤S16；其中，第一次判断时，由于还未得到方向图，假设可区分，其余时刻根据得到的方向图进行判断；S15、设计K个活跃区的适应度函数转到步骤S17；其中，P表示该方向图中目标波束的数量，也即活跃区生成波束的数量，k表示活跃区标号，0≤k≤K，a、b表示比例系数，SLL表示旁瓣水平，SLL0表示对球面阵的旁瓣要求，表示波束指向，表示目标角度，S16、对形成波束不可区分的活跃区修改适应度函数转到步骤S17；其中，a、b、c表示比例系数，Wl表示波束宽度；S17、初始化Q组球面相控阵，转到步骤S18；在子阵级，使用数字方式对活跃区子阵激励；在阵元级，使用模拟方式对活跃区子阵的活跃区阵元激励；子阵级以及阵元级激励均为随机，通过控制增益，将活跃区子阵的非活跃区阵元激励置零；S18、计算每一组相控阵K个活跃区的方向图和适应度函数，转到步骤S19；S19、判断每个活跃区的适应度函数以及最优适应度是否满足Fitnessk≤op，若是则转到步骤S22，若否则转到步骤S20；S20、对子阵和阵元激励的幅度、相位编码，并进行选择、交叉、变异操作，得到下一代Q组球面相控阵的幅相激励分布，转到步骤S21；S21、判断迭代次数是否大于N次，若是则转到步骤S22，若否则转到步骤S18；S22、根据瑞利限，判断每个活跃区形成的波束是否可区分，即目标在当前设置下是否可区分，若是则转到步骤S26，若否则转到步骤S23；S23、判断活跃区标准是否满足θactive＞60°，若是则转到步骤S26，若否则转到步骤S24；S24、令θactive＝θactive+1°，转到步骤S25；S25、只重新划分不可区分波束目标对应的活跃区，保留其余波束目标相应的活跃区设置，转到步骤S5；S26、输出适应度最高一组球面相控阵的激励幅相分布，球面阵子阵协同多波束规划与形成结束。

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