天基多馈源的雷达波束构建与优化方法研究

摘要

近几十年来，随着人造卫星和雷达技术的迅猛发展，如何设计天基雷达的天线波束灵活快速扫描，以更好地满足军事民事需求，成为了一个重要的研究方向。在天线综合领域，目前已有的综合优化模型种类单一、针对性较强，并没有一种可以应用在各种场景之下、普适的优化模型。而从优化问题求解的角度上来说，传统优化方法针对复杂、不可导问题的处理难度大，速度慢。本文针对以上问题，以星载反射面天线雷达的波束构建和优化为研究重点，设计了一套优化模型，并提出了利用智能算法对天线综合问题进行优化求解的方案，具体研究内容如下： （1）针对阵馈反射面天线的波束合成和优化问题，根据波束期望方向图已知和未知两种情况，设计了三种优化模型。针对期望方向图已知的情况，设计了高阶函数拟合法和包络法两种方案，对优化模型进行构建；针对期望波束目标函数未知的情况，以目标特性组合函数为优化目标，对优化模型进行了设计。 （2）针对智能算法中的遗传算法和粒子群算法及其改进算法进行了研究；向遗传算法中引入了最优保存策略、小生境淘汰以及伪并行模型，并讨论了其优越性；通过引入线性惯性权重以及粒子释放和速度限制措施，对粒子群算法的基本算法进行了改进，在提出一套可行的工程优化方法的基础上，通过算例证明了其优越性。 （3）针对一个实际天基多波束雷达的波束构建优化问题，利用提出的优化模型和优化求解方案，分别采用遗传算法和粒子群算法的改进算法，实现了在满足反射面天线合成波束方向图特性的条件下，对馈源激励系数的优化求解。并在对文中提出的多种模型和方案进行了仿真计算之后，通过对比分析了各种方案的优化控制难易程度以及优化结果。

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