[发明专利]稀疏化削减球柱面阵列阵元规模的方法

权利要求书

1.一种稀疏化削减球柱面阵列阵元规模的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：建立半波长等间距均匀排布的球柱面满阵模型

按照天线子阵内天线单元半波长均匀排布的规则进行阵列坐标系定义，将该天线单元按照球柱面阵等面积区域中心排布规则，构建半波长等间距均匀排布的球柱面满阵模型；

步骤2：建立基于曲面子阵级稀疏的球柱面阵模型

以步骤1所述的半波长等间距均匀排布的球柱面满阵模型为基础，曲面子阵作为基本单元，将整个球面划分成若干个曲面子阵，将区域内阵元作为球柱面阵第1层子阵，不同区域对应不同的子阵类型，采用稀疏优化算法设置初始参数，构造约束矩阵，生成初始群体并进行修正，计算种群中每个曲面子阵个体的适应度函数，对子阵进行稀疏化，构成稀疏化的基本子阵单元，利用稀疏算法选择使稀疏化适应度函数最佳区域的子阵作为第1层的最优稀疏化子阵，根据个体的适应度函数，按顺序循环，在俯仰向构建最优稀疏化子阵，得到俯仰向第1层至第N_θi层和柱面第一层-柱面第M_θi层的每层最优稀疏化子阵；将所得最优稀疏化的基本子阵单元按照球柱面阵等面积区域中心排布规则，构建基于曲面子阵级稀疏的球柱面阵模型；

步骤3：建立基于曲面子阵级稀疏的球柱面阵性能补偿模型

保持稀疏化曲面子阵内的阵元位置关系不变，通过减小球面曲率，即增大球面直径和增大单元增益来补偿天线阵列总的合成增益，获得与球柱面满阵阵列相当的增益值和副瓣，最后旋转拼接形成稀疏化球面；

所述步骤1中，球柱面阵等面积区域中心排布规则是指：建立坐标系，沿着坐标系的俯仰向和方位向排布子阵/阵元：方位向每层的子阵/阵元个数为该层周长除以子阵/阵元边长后的取整值俯仰向的子阵/阵元个数为90度角对应的弧长除以子阵/阵元边长后的取整值N_θi；在俯仰向每层的方位角位置放置第一个天线子阵/阵元，将该层所有的子阵/阵元绕Z轴均匀对称分布，这样便得到整个阵列的天线排布；

所述步骤2中，个体的适应度函数是指：设曲面子阵的满阵排布增益为G0，将稀疏阵增益G与满阵增益G0的差值作为组成适应度函数的一个指标分量；对第一副瓣电平ξ₁不做约束，得到适应度函数：Value＝ω₁|G-G₀|+ω₂ξ₁，其中，ω₁和ω₂分别为增益差值|G-G0|和第一副瓣电平ξ₁的权值。

2.如权利要求1所述的稀疏化削减球柱面阵列阵元规模的方法，其特征在于：所述步骤2中，最优稀疏化子阵构建步骤为：

步骤2.1：从俯仰角θ＝θ₀＝0⁰、方位角起始，沿方向截取不同立体角对应的区域，不同区域对应不同的子阵类型，将该区域内阵元作为球柱面阵第1层子阵；利用稀疏算法，选择使稀疏化适应度函数最佳区域的子阵作为第1层的最优稀疏化子阵；

步骤2.2：选取第1层最优子阵区域上方边界点作为第2层的起始点沿俯仰向按照步骤2.1所述方法，得到第2层的最优稀疏化子阵；

步骤2.3：按照步骤2.1到步骤2.2的顺序循环，选取第N_θi-1层最优稀疏化子阵区域上方边界点作为第N_θi层的起始点在俯仰向构建第N_θi层的最优稀疏化子阵，直至俯仰向上不适合更进一步的划分，微调第N_θi层最优子阵的截取角度，得到俯仰向第1层至第N_θi层每层的最优稀疏化子阵，将每层的最优稀疏化子阵通过所述球柱面阵等面积区域中心排布规则进行排布，得到完整的基于曲面子阵级稀疏的球柱面阵模型。

3.如权利要求2所述的稀疏化削减球柱面阵列阵元规模的方法，其特征在于：所述步骤2.1中，沿方向截取不同的立体角对应的区域，为使旋转和拼接子阵便捷，而截取区域对应的方位角θ_t尽量与的方位角一致，照此步骤可得若干种第n层子阵的划分方式。