一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合制造技术

本发明专利技术公开了一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合方法，包括：确定期望方向图、预设归一化电平值、预设权矢量和期望信号的导向矢量；选取多个待控制的角度，得到待控制的角度集合；根据所述角度集合，确定复常数集合以及复常数对应的实部和虚部的分布特性；根据所述分布特性，确定目标复常数；根据所述目标复常数，确定待定方向图；判断所述待定方向图与所述期望方向图的图形差值是否小于预设阈值；当所述图形差值小于所述预设阈值时，将所述待定方向图确定为目标方向图；或，当所述图形差值大于所述预设阈值时，继续迭代执行步骤1至7，直到所述图形差值小于所述预设阈值。本发明专利技术能够灵活控制方向图，并减少方向图综合过程中的计算量。

【技术实现步骤摘要】
一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合
本专利技术属于天线
，具体涉及一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合。
技术介绍
随着天线
的发展，天线阵列方向图综合技术在雷达和通信中被广泛应用。所述天线阵列方向图指的是天线辐射电磁场在以天线为中心，某一距离为半径的球面上随空间角度分布的图像，天线阵列方向图是衡量天线阵列性能的重要依据，通过天线阵列方向图综合技术对天线阵列中各个天线加权，能够得到需要的天线阵列方向图特性。现有技术中，通常采用优化算法、凸优化理论以及自适应阵列理论等天线阵列方向图综合技术来调整天线阵列方向图，以达到期望的天线阵列方向图特性。然而，采用优化算法如粒子群算法、遗传算法等需要进行天线阵列的全局搜索，运算量太大，尤其是在大规模天线阵列的应用场景下，全局搜索还会导致耗时过长；采用凸优化理论不能实现精准地的天线阵列方向图调整操作；只采用自适应阵列理论，通过在天线阵列方向图中施加虚拟干扰，将期望的与天线阵列方向图特性的差值最小化，无法控制主瓣区域，且虚拟干扰的功率数值按照经验选取，无法精确地达到期望的天线阵列方向图特性。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合，所述方法包括：步骤1：确定期望方向图、预设归一化电平值、预设权矢量和期望信号的导向矢量；步骤2：选取多个待控制的角度，得到待控制的角度集合；步骤3：根据所述角度集合，确定复常数集合以及复常数对应的实部和虚部的分布特性；步骤4：根据所述分布特性，确定目标复常数；步骤5：根据所述目标复常数，确定待定方向图；步骤6：判断所述待定方向图与所述期望方向图的图形差值是否小于预设阈值；步骤7：当所述图形差值小于所述预设阈值时，将所述待定方向图确定为目标方向图；或，当所述图形差值大于所述预设阈值时，将所述待定方向图对应的目标归一化电平值和目标权矢量更新为所述预设归一化电平值和预设权矢量，继续迭代执行步骤1至7，直到所述图形差值小于所述预设阈值在本专利技术的一个实施例中，所述步骤2包括：步骤2a，按照预设角度选取规则，在所述期望方向图的主瓣区域Ωmain内选取至少两个第一角度，并将所述至少两个第一角度记为第一角度集合Ωk,m；步骤2b，对于旁瓣区域Ωside，选取所述预设归一化电平值Lk-1(θ,θ0)的峰值对应的少两个第二角度，并将所述至少两个第二角度记为第二角度集合Ωk,s，所述第二角度集合表示为：Ωk,s＝{θ|Lk-1(θ,θ0)＞Lk-1(θ+ε,θ0),Lk-1(θ,θ0)＞Lk-1(θ-ε,θ0),θ∈Ωside}，其中，k表示迭代次数，Lk-1(θ,θ0)表示在第k-1次迭代得到的方向图中在θ处的归一化电平，ε表示较小的正整数常数，θ0表示期望信号的来波方向。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤3包括：步骤3a，根据所述待控制的角度集合Ωk以及所述期望信号的导向矢量a(θ0)，确定复常数集合，所述复常数集合表示为：其中，μk,m表示第k次迭代中选取的第m个待控制的角度对应的复常数，表示干噪比，表示干扰功率，表示噪声功率，H表示矩阵的共轭转置，a(θk,m)表示θk,m方向的导向矢量，||·||2表示向量的二范数；步骤3b，根据所述复常数集合，确定所述复常数集合对应的实部和虚部的分布特性为圆形所述圆形表示为：其中，real()表示取实部，imag()表示取虚部。本专利技术的有益效果：本专利技术能够精准地选取待控制的角度，通过迭代的方法，快速确定目标方向图，根据预设阈值，能够使所述目标方向图无限逼近于期望方向图，精准地达到期望方向图的特性，另外，本专利技术运算量小，能够大大地减少大规模天线阵列中方向图综合的运算量，加快多点阵列响应方向图综合效率。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种复常数对应的实部和虚部的分布特性的示意图；图3是本专利技术实施例提供的一种非等电平旁瓣方向图综合的仿真结果示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种大规模阵列方向图综合的仿真结果示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例请参见图1，本专利技术实施例提供的一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合方法的流程示意图。所述方法包括：步骤1：确定期望方向图、预设归一化电平值Lk-1(θ,θ0)、预设权矢量wk-1和期望信号的导向矢量a(θ0)，其中，k表示迭代次数，Lk-1(θ,θ0)表示在第k-1次迭代得到的方向图中在θ处的归一化电平，θ0表示期望信号的来波方向。本专利技术是通过多点阵列响应控制方向图综合，以使大规模阵列天线方向图的的性能逼近于期望方向图的性能。本专利技术能够在第k-1次迭代得到的方向图不满足预设阈值时，将第k-1次迭代得到的方向图对应的预设归一化电平值Lk-1(θ,θ0)、预设权矢量wk-1，作为第k次迭代综合方向图的初始条件。所述期望信号的导向矢量a(θ0)由本领域技术人员根据期望方向图预先确定。需要说明的是，当k＝1时，即，第一次执行方向图综合时，所述wk-1＝w0，所述w0由本领域技术人员根据期望方向图预先设置，此时，Lk-1(θ,θ0)＝L0(θ,θ0)，L0(θ,θ0)由w0确定，表示为：所述θ指阵列天线方向图[-90°，90°]的整个角度范围内，任意的角度值。步骤2：选取多个待控制的角度，得到待控制的角度集合。可选的，所述步骤2包括：步骤2a，按照预设角度选取规则，在所述期望方向图的主瓣区域Ωmain内选取至少两个第一角度，并将所述至少两个第一角度记为第一角度集合Ωk,m。需要说明的是，所述预设角度选取规则由本领域技术人员根据业务需要预先设置，本专利技术不做具体限制，示例如，所述预设角度规则为：在所述期望方向图的主瓣区域内每隔一度选取一个第一角度。本专利技术能够根据预设角度规则精准地在所述主瓣区域选取待控制的角度，从而能够实现精准地方向图综合，精准地达到期望的方向图特性。步骤2b，对于旁瓣区域Ωside，选取所述预设归一化电平值Lk-1(θ,θ0)的峰值对应的少两个第二角度，并将所述至少两个第二角度记为第二角度集合Ωk,s，所述第二角度集合表示为：Ωk,s＝{θ|Lk-1(θ,θ0)＞Lk-1(θ+ε,θ0),Lk-1(θ,θ0)＞Lk-1(θ-ε,θ0),θ∈Ωside}，其中，ε表示较小的正整数常数。示例如，当执行第一次方向图综合时(k＝1)，选取L0(θ,θ0)的峰值对应的少两个第二角度；当执行第三次方向图综合时(k＝3)，选取L2(θ,θ0)的峰值对应的少两个第二角度。步骤2c，将选取的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤1：确定期望方向图、预设归一化电平值、预设权矢量和期望信号的导向矢量；/n步骤2：选取多个待控制的角度，得到待控制的角度集合；/n步骤3：根据所述角度集合，确定复常数集合以及复常数对应的实部和虚部的分布特性；/n步骤4：根据所述分布特性，确定目标复常数；/n步骤5：根据所述目标复常数，确定待定方向图；/n步骤6：判断所述待定方向图与所述期望方向图的图形差值是否小于预设阈值；/n步骤7：当所述图形差值小于所述预设阈值时，将所述待定方向图确定为目标方向图；或，/n当所述图形差值大于所述预设阈值时，将所述待定方向图对应的目标归一化电平值和目标权矢量更新为所述预设归一化电平值和预设权矢量，继续迭代执行步骤1至7，直到所述图形差值小于所述预设阈值。/n

【技术特征摘要】
1.一种最大增益的多点阵列响应控制方向图综合方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：确定期望方向图、预设归一化电平值、预设权矢量和期望信号的导向矢量；
步骤2：选取多个待控制的角度，得到待控制的角度集合；
步骤3：根据所述角度集合，确定复常数集合以及复常数对应的实部和虚部的分布特性；
步骤4：根据所述分布特性，确定目标复常数；
步骤5：根据所述目标复常数，确定待定方向图；
步骤6：判断所述待定方向图与所述期望方向图的图形差值是否小于预设阈值；
步骤7：当所述图形差值小于所述预设阈值时，将所述待定方向图确定为目标方向图；或，
当所述图形差值大于所述预设阈值时，将所述待定方向图对应的目标归一化电平值和目标权矢量更新为所述预设归一化电平值和预设权矢量，继续迭代执行步骤1至7，直到所述图形差值小于所述预设阈值。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤2a，按照预设角度选取规则，在所述期望方向图的主瓣区域Ωmain内选取至少两个第一角度，并将所述至少两个第一角度记为第一角度集合Ωk,m；
步骤2b，对于旁瓣区域Ωside，选取所述预设归一化电平值Lk-1(θ,θ0)的峰值对应的少两个第二角度，并将所述至少两个第二角度记为第二角度集合Ωk，s，所述第二角度集合表示为：
Ωk,s＝{θ|Lk-1(θ,θ0)＞Lk-1(θ+ε,θ0),Lk-1(θ,θ0)＞Lk-1(θ-ε,θ0),θ∈Ωside}，
其中，k表示迭代次数，Lk-1(θ,θ0)表示在第k-1次迭代得到的方向图中在θ处的归一化电平，ε表示较小的正整数常数，θ0表示期望信号的来波方向；
步骤2c，将选取的第一角度集合Ωk,m和第二角度集合Ωk,s记为待控制的角度集合Ωk，所述待控制的角度集合Ωk表示为：



其中，Mk表示在第k次迭代中选取的角度个数，所述Mk表示为：
Mk＝card(Ωk)，
θk,m,m＝1,2,…,Mk表示第k次迭代中，选取的第m个待控制的角度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3a，根据所述待控制的角度集合Ωk以及所述期望信号的导向矢量a(θ0)，确定复常数集合，所述复常数集合表示为：



其中，μk...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰岚，吕微慧，廖桂生，朱圣棋，许京伟，张玉洪，邓敬亚，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61