[发明专利]基于改进飞蛾扑火算法的微带天线设计方法

权利要求书

1.基于改进飞蛾扑火算法的微带天线设计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：建立天线模型，并获取天线的参数，根据天线模型的规模设置算法初始种群数N，每个种群均包括D个待优选的天线尺寸参数，即空间维度为D；并采用佳点集理论初始化天线尺寸模型，即利用均匀化思想设置飞蛾的初始位置，设置天线尺寸参数范围、最大迭代次数T和变异阈值K等相关参数；

用佳点集理论初始化天线尺寸参数矢量，表示为：

X_ij＝R_ij×(ub-lb)+lb (1)

其中ub表示待优选天线尺寸参数范围的上限，lb表示待优选天线尺寸参数范围的下限，X_ij表示第i个种群的第j个天线尺寸参数矢量，i＝1,…,N,j＝1,…,D；R_ij表示为：

p为满足的最小素数；

步骤二：判断当前是否达到最大迭代次数，若达到最大迭代次数转到步骤五；否则，继续迭代，且迭代次数加1；

步骤三：判断当前参数矢量X_ij是否超出该天线尺寸参数范围，若否则转到步骤四；若是则采用越界重置策略公式(3)将参数调整回解空间；

X_ij＝lb+C×(ub-lb) (3)

其中C∈[0,1]，是一个随机变量；

步骤四：通过公式(4)计算适应度值，适应度值在天线模型中对应天线的具体性能指标，飞蛾为待优选天线尺寸参数矢量，每次求出飞蛾对应的适应度值并排序后，适应度值所对应的飞蛾变为火焰，火焰代表了目前最优的天线尺寸参数矢量，即飞蛾是区域中寻优的个体，而火焰是飞蛾寻优过程中获得的最佳天线参数矢量；通过公式(5)更新火焰数量，由于火焰数量总小于飞蛾数量并且逐渐减少，故排在末尾的多个飞蛾会围绕同一个火焰飞行；公式(6)更新天线参数矢量；

设定天线的目标函数，即适应度值：

其中k为天线输入端口的数目，可根据单端口或多端口进行不同的天线设计，单端口时k＝1，式中是天线输入端口k的回波损耗，多端口的适应度值设置为回波损耗的平均值，单端口则为该处的回波损耗值；

火焰数量的更新公式为：

其中N为种群数量，T为最大迭代数，t为当前迭代数；

天线参数矢量更新公式为：

X_ij,t＝Dist_ie^bm·cos(2πt)+X_ij,t-1 (6)

其中X_ij即为为当前迭代的第i个种群第j个飞蛾，Dist_i表示第i个种群中天线参数矢量与火焰差的绝对值，X_ij,t-1即为上一代最优天线参数矢量，b是定义对数螺旋线的形状的常数，m是[-1,1]的随机数；

由于种群具有N个，则获取N个X_ij,t；根据上述X_ij,t的适应度值按照大小排序，前Flame_no个X_ij,t即为火焰；然后转至步骤二；

上述天线参数矢量更新过程中若将当前迭代的X_ij,t最大适应度值与上一代相同，则认为天线最优回波损耗在迭代中陷入局部最优，需要更新阈值K＝K+1，当K值达到预设值时，通过公式(7)对飞蛾(即当前迭代的所有X_ij,t)进行柯西变异，使其具有向全局最优靠近的能力，使飞蛾摆脱局部最优，同时更新当前天线的回波损耗值及对应的适应度值；

X_ij,t＝ω×Cauchy(1,0)×[D_ie^bt·cos(2πt)+X_ij,t] (7)

其中Cauchy(1,0)表示γ＝1,x₀＝0的柯西分布，ω影响柯西变异的范围，ω更新公式如下：

步骤五：输出火焰，即为天线最优天线尺寸矢量。