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机会阵雷达(Opportunistic Array Radar,OAR)是一种高性能的新型雷达系统,该雷达系统基于数字阵列技术可同时实现多种功能与多种模式的一体化。与传统雷达的阵列分布不同,机会阵雷达阵列单元可以根据需要放置在任意位置。多波束形成技术是实现机会阵雷达的一个重要步骤,本文围绕机会阵雷达数字多波束形成技术展开研究,主要工作如下:
1.本文在研究机会阵雷达原理及其波束形成技术的基础上,针对常规阵列天线的设计以及加工的复杂度问题,将时间调制阵列(Time Modulated Line Arrays,TMLA)技术引入到均匀线型机会阵多波束形成技术中,在相控阵的基础上增加了时间维度,在阵元数目相同的情况下,可以比常规方法形成更多的波束。为了解决差分进化算法早期成熟的问题,首先提出了一种引进种群聚集度的自适应变异算子的改进方法,用来优化均匀线型机会阵形成的多波束的天线方向图的峰值旁瓣电平,并通过与其它算法进行对比分析,仿真结果表明,采用改进的差分进化算法可以进一步降低期望波束的峰值旁瓣电平,算法的性能得到了进一步地改善。
2.在均匀线型机会阵的基础上,本文进一步研究了非均匀机会阵的多波束形成算法。首先将时间调制阵列技术用于共享孔径多波束形成中,将一线阵随机稀疏交错为两个时间调制阵列,分别计算两个子阵的控制时序;然后为了避免差分进化算法种群多样性和收敛速度慢的问题,引入正弦迭代混沌系统的比例因子和自适应交叉概率因子来增强种群的多样性;最后,以降低两个子阵的峰值旁瓣电平为目标,优化两个子阵列的控制序列。仿真结果表明,通过本文改进的差分进化算法可以得到更低的期望波束的峰值旁瓣电平,算法的性能得到了进一步地改善。
3.为了解决线型阵列方位角实际覆盖范围和扫描角改变自身所带来的缺点,本文研究了圆环机会阵多波束形成算法。针对差分进化算法搜索深度不够的问题,采用风驱动算法的位置更新公式来代替差分进化算法变异操作中个体的选取,在此基础上,以阵元的阵因子为优化变量,即优化阵元位置分布,以降低两个期望波束的峰值旁瓣电平为优化目标,建立了优化模型,并将该算法与其他算法在同等仿真条件下进行了对比,仿真结果验证了本文所提算法在圆环机会阵多波束形成方面的有效性。
1.本文在研究机会阵雷达原理及其波束形成技术的基础上,针对常规阵列天线的设计以及加工的复杂度问题,将时间调制阵列(Time Modulated Line Arrays,TMLA)技术引入到均匀线型机会阵多波束形成技术中,在相控阵的基础上增加了时间维度,在阵元数目相同的情况下,可以比常规方法形成更多的波束。为了解决差分进化算法早期成熟的问题,首先提出了一种引进种群聚集度的自适应变异算子的改进方法,用来优化均匀线型机会阵形成的多波束的天线方向图的峰值旁瓣电平,并通过与其它算法进行对比分析,仿真结果表明,采用改进的差分进化算法可以进一步降低期望波束的峰值旁瓣电平,算法的性能得到了进一步地改善。
2.在均匀线型机会阵的基础上,本文进一步研究了非均匀机会阵的多波束形成算法。首先将时间调制阵列技术用于共享孔径多波束形成中,将一线阵随机稀疏交错为两个时间调制阵列,分别计算两个子阵的控制时序;然后为了避免差分进化算法种群多样性和收敛速度慢的问题,引入正弦迭代混沌系统的比例因子和自适应交叉概率因子来增强种群的多样性;最后,以降低两个子阵的峰值旁瓣电平为目标,优化两个子阵列的控制序列。仿真结果表明,通过本文改进的差分进化算法可以得到更低的期望波束的峰值旁瓣电平,算法的性能得到了进一步地改善。
3.为了解决线型阵列方位角实际覆盖范围和扫描角改变自身所带来的缺点,本文研究了圆环机会阵多波束形成算法。针对差分进化算法搜索深度不够的问题,采用风驱动算法的位置更新公式来代替差分进化算法变异操作中个体的选取,在此基础上,以阵元的阵因子为优化变量,即优化阵元位置分布,以降低两个期望波束的峰值旁瓣电平为优化目标,建立了优化模型,并将该算法与其他算法在同等仿真条件下进行了对比,仿真结果验证了本文所提算法在圆环机会阵多波束形成方面的有效性。