基于量子蝙蝠搜索的天線陣稀疏構(gòu)建與方向圖綜合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于量子騙幅搜索的天線陣稀疏構(gòu)建與方向圖綜合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能天線技術(shù)可根據(jù)多個(gè)天線組合進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整發(fā)射和接收的方向圖，根據(jù)不同 的應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)參數(shù)選擇的最優(yōu)化，在雷達(dá)、無線通信和電子對(duì)抗等系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的 作用。在實(shí)際工程中，為改善天線方向性還需采用幅度加權(quán)的方法，該樣一來天線的饋電網(wǎng) 絡(luò)將非常復(fù)雜，使得系統(tǒng)投入成本加大，同時(shí)也影響了系統(tǒng)的處理速度。通過天線陣的稀疏 構(gòu)建可W在一定程度上解決該個(gè)問題，它按照規(guī)定的方向圖要求，用一種或多種優(yōu)化方法 進(jìn)行天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)陣元的分布形式，不僅降低了成本，也降低了設(shè)備的復(fù)雜度和故 障率。通過稀疏構(gòu)建的天線陣，在陣元分布形式和陣元數(shù)目都給定的情況下，控制激勵(lì)的幅 度和相位就可W改變福射特性，例如，主瓣形狀、副瓣電平、零陷生成等，可進(jìn)一步提高系統(tǒng) 性能。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，劉燕等在《西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)》（2014, Vol. 41，No. l，pp. 29-34) 上發(fā)表的"入侵雜草優(yōu)化算法用于陣列天線方向圖綜合"中采用自適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差該算法采 用自適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)差產(chǎn)生新的種子，根據(jù)每個(gè)父代個(gè)體適應(yīng)度值的大小來確定其產(chǎn)生的新種 子分布在距離父代多遠(yuǎn)的距離范圍，其在提高全局搜索速度和效率的同時(shí)，有效地平衡了 全局和局部搜索能力，但是容易陷入局部極值。王維博等在《電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)》（2011， Vol. 40, No. 2, PP. 237-241)上發(fā)表的"粒子群優(yōu)化算法在天線方向圖綜合中的應(yīng)用"基于分 層次和多子群策略，采用von Neumann鄰域結(jié)構(gòu)，在保持種群多樣性的同時(shí)，充分利用其鄰 域個(gè)體的有效信息，提出了改進(jìn)的粒子群算法，并采用適合其特點(diǎn)的適應(yīng)度函數(shù)，較好的平 衡了算法的全局和局部搜索能力，但是此算法收斂速度慢且容易陷入局部極值。
[0004] 上述兩篇文獻(xiàn)表明，現(xiàn)有天線陣的方向圖綜合方法只進(jìn)行了激勵(lì)幅度優(yōu)化，并沒 有進(jìn)行稀疏位置優(yōu)化，該使得系統(tǒng)的投入成本加大，系統(tǒng)的故障率增大，并且現(xiàn)有的用于解 決天線的方向圖綜合問題的優(yōu)化算法的全局收斂性能較差，有待進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的在于提供一種基于量子騙幅搜索的天線陣稀疏構(gòu)建與方向圖綜合方 法，收斂精度高，具有更佳的全局搜索性能。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案：
[0007] -種基于量子騙幅搜索的天線陣稀疏構(gòu)建與方向圖綜合方法，其特征在于：基于 量子騙幅搜索機(jī)制，獲得離散量子騙幅群體的全局最優(yōu)位置，將其映射為一種稀疏天線陣 列；在前述所構(gòu)建的天線稀疏陣列的基礎(chǔ)上，基于量子騙幅搜索機(jī)制，獲得連續(xù)量子騙幅群 體的全局最優(yōu)量子位置及其映射的最優(yōu)位置，從而獲得天線陣的最優(yōu)激勵(lì)幅度。
[0008] 具體包括如下步驟，
[0009] 步驟1 ;確定天線陣稀疏對(duì)應(yīng)量子騙幅搜索機(jī)制的關(guān)鍵參數(shù)；
[0010] 步驟2 ;把離散量子騙幅位置帶入適應(yīng)度函數(shù)，得到離散量子騙幅所在位置的適 應(yīng)度值，根據(jù)適應(yīng)度值，確定局部最優(yōu)位置和離散量子騙幅群體中的全局最優(yōu)位置；
[0011] 步驟3 ;更新每只離散量子騙幅發(fā)出的聲波的頻率，更新離散量子騙幅的位置；
[0012] 步驟4 ;計(jì)算離散量子騙幅在新位置下的適應(yīng)度值，根據(jù)適應(yīng)度值，重新確定離散 量子騙幅的局部最優(yōu)位置和離散量子騙幅群體的全局最優(yōu)位置；
[0013] 步驟5 ;如果達(dá)到最大迭代次數(shù)，執(zhí)行步驟6 ;否則，迭代次數(shù)加1，返回步驟3 ;
[0014] 步驟6 ;輸出離散量子騙幅群體的全局最優(yōu)位置，并將其映射為一種稀疏天線陣；
[0015] 步驟7 ;在所構(gòu)建的天線稀疏陣列的基礎(chǔ)上，初始化連續(xù)量子騙幅量子位置和速 度，初始化脈沖響度和發(fā)射速率；
[0016] 步驟8 ;把連續(xù)量子騙幅位置帶入適應(yīng)度函數(shù)，得到連續(xù)量子騙幅所在位置的適 應(yīng)度值，根據(jù)適應(yīng)度值，確定連續(xù)量子騙幅的局部最優(yōu)位置和連續(xù)量子騙幅群體的全局最 優(yōu)位置；
[0017] 步驟9 ;更新每只連續(xù)量子騙幅發(fā)出的聲波的頻率，更新連續(xù)量子騙幅的量子位 置；
[0018] 步驟10 ;計(jì)算連續(xù)量子騙幅在新位置下的適應(yīng)度值，根據(jù)適應(yīng)度值，重新確定連 續(xù)量子騙幅的局部最優(yōu)位置和連續(xù)量子騙幅群體的全局最優(yōu)位置；
[0019] 步驟11 ;如果達(dá)到最大迭代次數(shù)，輸出連續(xù)量子騙幅群體的全局最優(yōu)量子位置及 其映射的最優(yōu)位置，獲得天線陣的最優(yōu)激勵(lì)幅度，進(jìn)而控制天線陣列；否則，迭代次數(shù)加1， 執(zhí)行步驟9。
[0020] 步驟1中，根據(jù)約束條件，確定天線稀疏所對(duì)應(yīng)的離散量子騙幅搜索機(jī)制的 關(guān)鍵參數(shù)，離散量子騙幅的種群規(guī)模為h和向量維數(shù)為以生成h只離散量子騙幅組 成的離散量子騙幅群，對(duì)應(yīng)h個(gè)相應(yīng)位置和h個(gè)速度，每只離散量子騙幅的位置用L 維取值{〇, 1}的數(shù)字串表示，L表示解空間維數(shù)，第i只離散量子騙幅的量子速度為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于量子蝙蝠搜索的天線陣稀疏構(gòu)建與方向圖綜合方法，其特征在于：基于量 子蝙蝠搜索機(jī)制，獲得離散量子蝙蝠群體的全局最優(yōu)位置，將其映射為一種稀疏天線陣列； 在前述所構(gòu)建的天線稀疏陣列的基礎(chǔ)上，基于量子蝙蝠搜索機(jī)制，獲得連續(xù)量子蝙蝠群體 的全局最優(yōu)量子位置及其映射的最優(yōu)位置，從而獲得天線陣的最優(yōu)激勵(lì)幅度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于量子蝙蝠搜索的天線陣稀疏構(gòu)建與方向圖綜合方法，其 特征在于：具體包括如下步驟， 步驟1 :確定天線陣稀疏對(duì)應(yīng)量子蝙蝠搜索機(jī)制的關(guān)鍵參數(shù)； 步驟2 :把離散量子蝙蝠位置帶入適應(yīng)度函數(shù)，得到離散量子蝙蝠所在位置的適應(yīng)度 值，根據(jù)適應(yīng)度值，確定局部最優(yōu)位置和離散量子蝙蝠群體中的全局最優(yōu)位置； 步驟3 :更新每只離散量子蝙蝠發(fā)出的聲波的頻率，更新離散量子蝙蝠的位置； 步驟4 :計(jì)算離散量子蝙蝠在新位置下的適應(yīng)度值，根據(jù)適應(yīng)度值，重新確定離散量子 蝙蝠的局部最優(yōu)位置和離散量子蝙蝠群體的全局最優(yōu)位置； 步驟5 :如果達(dá)到最大迭代次數(shù)，執(zhí)行步驟6 ;否則，迭代次數(shù)加1，返回步驟3 ; 步驟6 :輸出離散量子蝙蝠群體的全局最優(yōu)位置，并將其映射為一種稀疏天線陣； 步驟7 :在所構(gòu)建的天線稀疏陣列的基礎(chǔ)上，初始化連續(xù)量子蝙蝠量子位置和速度，初 始化脈沖響度和發(fā)射速率； 步驟8 :把連續(xù)量子蝙蝠位置帶入適應(yīng)度函數(shù)，得到連續(xù)量子蝙蝠所在位置的適應(yīng)度 值，根據(jù)適應(yīng)度值，確定連續(xù)量子蝙蝠的局部最優(yōu)位置和連續(xù)量子蝙蝠群體的全局最優(yōu)位 置； 步驟9 :更新每只連續(xù)量子蝙蝠發(fā)出的聲波的頻率，更新連續(xù)量子蝙蝠的量子位置； 步驟10 :計(jì)算連續(xù)量子蝙蝠在新位置下的適應(yīng)度值，根據(jù)適應(yīng)度值，重新確定連續(xù)量 子蝙蝠的局部最優(yōu)位置和連續(xù)量子蝙蝠群體的全局最優(yōu)位置； 步驟11 :如果達(dá)到最大迭代次數(shù)，輸出連續(xù)量子蝙蝠群體的全局最優(yōu)量子位置及其映 射的最優(yōu)位置，獲得天線陣的最優(yōu)激勵(lì)幅度，進(jìn)而控制天線陣列；否則，迭代次數(shù)加1，執(zhí)行 步驟9。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于量子蝙蝠搜索的天線陣稀疏構(gòu)建與方向圖綜合方 法，其特征在于：步驟1中，根據(jù)約束條件，確定天線稀疏所對(duì)應(yīng)的離散量子蝙蝠搜索 機(jī)制的關(guān)鍵參數(shù)，離散量子蝙蝠的種群規(guī)模為h和向量維數(shù)為L(zhǎng)，生成h只離散量子蝙 蝠組成的離散量子蝙蝠群，對(duì)應(yīng)h個(gè)相應(yīng)位置和h個(gè)速度，每只離散量子蝙蝠的位置用 L維取值{0，1}的數(shù)字串表示，L表示解空間維數(shù)，第i只離散量子蝙蝠的量子速度