基于动态占优演化算法的天线设计

来源 :中国地质大学(武汉) | 被引量 : 0次 | 上传用户:beichen35
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
基于我国航天技术的发展,迫切需要能够自适应太空复杂环境的硬件,包括天线。然而,传统的天线设计方法,需要丰富的设计经验、繁杂的验证方法和多种辅助测试工具,才能解决天线匹配、天线耦合灵敏度、器件参数一致性等诸多问题,设计实现周期较为漫长,一旦更改需求将会加大设计的难度与周期。天线自动化设计已经成为现代天线研究的一个新的热点。   利用演化计算可以解决现代计算电磁学中的许多课题,天线设计问题就是一个高度非线性,超多目标函数的电磁优化问题。已有研究表明,采用演化算法进行天线自动设计,不但能节省射频工程师大量的时间和精力,同时扩宽了天线设计范围,提高设计精度,成为现代天线研究的热点。   演化算法是模拟自然界生物演化过程产生的随机优化策略与技术。演化算法本身具有稳健性、通用性等优点,自组织性、自适应性、自学习性等智能特征,理论研究不断地深入,应用领域不断地扩大。演化算法是一种搜索算法,设计算法过程中,如何权衡整个搜素过程中的收敛速度和群体多样性一直都是一个难题。   本文在研究的过程中,首先对天线的各项参数进行研究分析,确定目标,建立一个合理有效的天线数学物理模型。然后,设计实现了天线仿真软件NEC与演化算法的接口,采用NEC进行电磁求解,将天线演化中的复杂电磁场求解过程自动化。针对天线问题的多约束多目标特点,设计实现高效的动态占优演化算法,在求解多约束多目标优化问题时,分类处理高效求解。同时,为了验证动态占优演化算法在求解天线问题上的效率,将NASA的ST5天线设计问题这样一个现实问题作为测试问题,并得到满足要求的结果。最后,在演化中加入6δ鲁棒研究,以提高演化结果的可靠性和鲁棒性。   演化算法方面,使用的动态占优演化算法(DDEA),采用动态控制违约和密度技术来平和收敛速度和多样性之间的矛盾,能够很好的控制约束优化问题的收敛速度和群体多样性。动态占优演化算法将目标函数分为不同的三类:原始目标函数,违约目标函数和被入侵程度目标函数。在演化初期,被侵入程度大的解密度大,处于相对劣势地位。这样就起到抑制快速收敛的作用,使得算法可以在整个决策空间尽可能的挖掘松弛可行解。随着演化的继续进行,排斥半径趋近于零,此时,演化逼近全局最优解,种群的多样性起次要作用,快速收敛到最优解这个目标起主要作用。此机制对于求解大量可行域分散、不连接的问题优于现存很多算法。   天线建模方面,本文设计一种合理的天线模型,在这种天线问题模型中天线性能指标既体现在约束处理中,又体现在目标计算中。松弛可行解就是满足了“性能指标”要求的解,找到了松弛可行解,实际的天线问题就已经得到了解决。继续演化,将会得到性能更加完美的“最优解”。   实验结果表明,基于动态占优演化算法的天线设计方法能较成功地解决ST5的卫星天线设计问题。我们演化出来的天线,其性能严格满足NASA ST5性能指标,为今后将真实的卫星天线自动优化设计提供一些理论和实践经验。
其他文献
作为遥感的前沿技术,高光谱遥感在诸多领域显示出了巨大的应用潜力。它包含了丰富的地物信息,通过对高光谱数据进行研究可以很好地了解地物的各种特性,有利于自然界的知识发现。
学位
基础地理数据库体系是构建“数字中国”地理空间基础框架的核心,也是各种专题信息最重要的空间信息载体。基础地理信息空间数据库的建设关系着宝贵的测绘成果能否在经济建设各
学位
随着空间技术的不断发展,遥感影像的获取方式日益丰富,获得的影像资源也越来越多样化。由于不同传感器获取的资源各具特点,单一传感器影像往往只包含一部分特征,要想尽可能有
基于B/S(浏览器/服务器)的开发模式已经成为现阶段应用系统开发的主流,在应用系统中,最常见的功能就是表单操作。在传统C/S(客户端/服务器)模式中,表单操作十分方便、简洁,但
在当今信息化社会迅速发展的时代,企业信息化极快地进入社会各个阶层,得到了大范围地应用,与此同时产生的信息安全问题也受到越来越广泛地重视。其中访问控制技术在企业信息化中
学位
由于lPv4的局限性及IPv6呈现的巨大优势,1Pv6已被认为是下一代互联网络协议核心标准之一,各主要国家都在积极推进下一代互联网建设。我国于2008年8月,正式启动了CNGI二期的工
自动人脸识别技术是机器视觉、模式识别领域一个非常活跃的研究课题。相对于指纹、虹膜等其它生物特征识别方法,人脸识别具有采集方便、侵扰性强等特殊优势,因而被广泛的应用在
学位
随着Web2.0时代的到来,企业应用的规模越来越大、需求越来越复杂、开发周期越来越长、维护成本越来越高,传统的软件开发方法已经难以满足开发成本和开发效率的要求。框架在软
随着门户网站业务的扩展和规模的增加,网站Web服务器的服务压力逐渐增大,安全性也在经受严峻的挑战,迫切需要实现一个中间服务器将内部网络和外部网络隔离,提高系统的吞吐量,保证
学位