[发明专利]基于量子鸡群演化机制的环形天线阵列稀疏方法

说明书

本发明提供的是一种基于量子鸡群演化机制的环形天线阵列稀疏方法。1、建立环形天线阵列稀疏模型；2、设置初始参数；3、设计适应度函数；4、计算种群中每只鸡的适应度值，区分鸡的种类并划分子种群；5、6及7分别构建公鸡、母鸡和小鸡的量子矢量旋转角更新公式，更新量子矢量旋转角，更新的量子位置；8、过测量的方式转化为其{0,1}编码位置，计算该{0,1}编码位置的适应度值，并更新每只鸡的个体历史最优解和全局最优解；9：判断是否达到最大迭代次数。该方法具有更快的收敛速度和更高的收敛精度，并在解决环形天线阵列稀疏构建的问题中具有很好的稀疏效果，很大程度的降低了天线阵列系统的复杂度和成本，达到了预期的要求。

技术领域

本发明涉及的是一种智能阵列天线稀疏方法,具体地说是一种环形天线阵列稀疏方法。

背景技术

近年来随着科技的快速发展，各个领域对天线技术的要求也日益增高。为了使得天线满足快速发展的科技所带来的需求，天线技术有了快速的崛起与发展，许多新型天线应运而生，其中包括天线阵列。天线阵列是将许许多多天线单元按一定排列方式摆放，使它们的辐射场矢量叠加，以得到总辐射场来满足实际应用中的高增益和高方向性要求。庞大的天线阵列表现出的优秀效果，使得天线阵列成为一些工程中必不可少的部分。

在一些雷达及卫星天线系统中，天线阵列由成千甚至上万的天线单元组成，采用幅度相位加权法来改善天线阵列的方向性后，天线阵列的馈电网络将变得十分复杂以至于难以实现。复杂的系统设备，也会使得系统的故障率和检修难度加大，这样不光投入的成本会大大增加，同时对计算机系统处理数据的能力提出了更高的要求。

在许多实际工程应用中，对天线阵列只要求有窄的扫描波束，而对增益没有过高的要求，例如抗环境干扰的卫星接收天线、高频地面雷达天线和射电天文中的干涉阵列天线等等。而天线阵列主波束宽度与口径最大尺寸有关，增益与照射口径面积有关，所以在这些实际工程中可以采用阵列稀疏的方法来构造出高方向性的稀疏天线阵列。稀疏后的天线阵列减小了系统设备的复杂度，因而也降低了系统的故障率，降低了建造、维护成本，同时加快了系统的运行速度，提高了实用性。但是天线单元的周期性变稀会使得方向图出现非常高的旁瓣，稀疏之后天线阵列方向图效果比起满布时就会变差很多。由于稀疏天线阵列方向图的旁瓣与天线单元的摆放位置有很大的关系，因此需要对稀疏阵列中阵元位置进行优化以降低其旁瓣。所以如何用稀疏后较少的天线单元尽量逼近满布时的效果，达到所期望的目的并满足约束条件，就成为天线阵列技术领域要解决的关键问题，同时也是在现代通信领域发挥重要作用的智能天线领域中的一个关键问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可满足对稀疏天线阵列的多个约束条件的基于量子鸡群演化机制的环形天线阵列稀疏方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1：建立环形天线阵列稀疏模型，包括阵列的规模、环阵的半径、阵元的方位角间隔以及阵元的摆放方式；

步骤2：设置初始参数，包括子种群的数量、规模，每个子种群中公鸡、母鸡和小鸡数量的比例，群体演进的迭代次数，小鸡长大所需的迭代次数，初始化种群中每只鸡在解空间中的量子位置和{0,1}编码位置；

步骤3：设计适应度函数；

步骤4：计算种群中每只鸡的适应度值，根据适应度值的大小区分鸡的种类分别为公鸡、母鸡和小鸡并划分子种群；

步骤5：构建公鸡的量子矢量旋转角更新公式，更新公鸡量子矢量旋转角，基于更新后的量子矢量旋转角，采用模拟量子矢量旋转门操作更新公鸡的量子位置；

步骤6：构建母鸡的量子矢量旋转角更新公式，更新母鸡量子矢量旋转角，基于更新后的量子矢量旋转角，采用模拟量子矢量旋转门操作更新母鸡的量子位置；

步骤7：构建小鸡的量子矢量旋转角更新公式，更新小鸡量子矢量旋转角，基于更新后的量子矢量旋转角，采用模拟量子矢量旋转门操作更新小鸡的量子位置；