【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超宽带信号调制领域，尤其涉及一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法。
技术介绍
1、与传统窄带和宽带信号相比，超宽带信号的最大区别在于其具有非常大的带宽。根据联邦通信委员会对超宽带信号的定义：信号的绝对带宽大于500mhz或者信号的相对带宽大于20％。由于超宽带信号具有非常大的带宽，因此超宽带信号可以以一种持续时间非常短的波形来实现，这对于精确的距离和位置估计是非常有益的。
2、但是在实际使用中，超宽带信号的发射与接收的过程受到硬件的限制，这会导致超宽带信号估计位置的有效距离和精度大打折扣，在实际使用中和理论极限存在较大的差距。例如，超宽带信号进行位置估计时通常是使用的是全向天线，使用全向天线的优势是能够接收来自全部方向的超宽带回波信号，但是全向天线的缺点在于增益较低，这极大限制了超宽带信号的有效定位范围，此外由于全向天线还会接收多径反射的信号，这会导致出现多个相近的回波峰值，对超宽带定位精度会产生较大影响。
技术实现思路
1、本专利技术针对超宽带信号的发射与接收的过程受到硬件的限制，这会导致超宽带信号估计位置的有效距离和精度大打折扣，在实际使用中和理论极限存在较大的差距的问题，提出一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，所述方法包括：
2、根据期望的超宽带信号匹配天线基元；
3、根据期望的最大雷达作用距离和雷达方程求解阵列天线主瓣增益；
4、根据遗传算法对阵列天线主瓣增益和副瓣进行优化，获取阵列的位置分布；p>
5、根据所述阵列的位置分布进行稀疏阵列排布。
6、进一步的，还提供一种优选方式，所述根据期望的超宽带信号匹配天线基元为定向天线。
7、进一步的，还提供一种优选方式，所述最大雷达作用距离为：
8、根据关键雷达参数和目标雷达横截面积获得最大雷达作用距离rmax：
9、
10、其中，pt是发射功率，单位w；g是天线增益；ae是天线的有效孔径，单位m2；σ是目标的雷达横截面积，单位m2；smin是可检测的最小信号强度，单位为w。
11、进一步的，还提供一种优选方式，所述根据遗传算法对阵列天线主瓣增益和副瓣进行优化，获取阵列的位置分布，包括：
12、生成初始种群，对每个个体的基因进行从小到大的排序；
13、将排序后的个体基因变换到真实距离间隔的种群，并进行适应度计算；
14、判断真实距离间隔的种群的适应度是否满足终止条件，满足终止条件输出最优个体；
15、不满足终止条件进行选择、交叉和变异的操作，对中间种群的个体再次按照基因从小到大进行排序，变换到真实距离间隔的种群，对进化后的子带群体，重新进行终止条件判断，直至满足终止条件进行输出。
16、进一步的，还提供一种优选方式，所述选择操作为：
17、利用各个个体fi,g适应度所占比例的大小来决定个体的子孙保留的可能性，若某个个体fi,g的适应度为fit，种群大小为np，则它被选取的概率pi表示为：
18、
19、个体适应度越大，则其被选择的机会也越大。
20、进一步的，还提供一种优选方式，所述交叉操作包括：
21、将选中的奇数个体f2i-1,g和偶数个体f2i,g进行搭配，对每一对个体，以交叉概率pc进行交叉操作，形成新的一对个体。
22、进一步的，还提供一种优选方式，所述变异操作包括：
23、在经过交叉后的种群中，从j＝1～n，i＝1～np，在区间[0，1]中产生一个随机数r，如果随机数小于变异概率pm，则第(j，i)个基因f(j，i)被选为变异的基因；
24、通过随机生成的值域中的参数代替原基因，如下式所示：
25、yji＝rand[0,1]·(l-(ny-1)dc)
26、zji＝rand[0,1]•(h-(nz-1)dc)
27、其中，rand[0，1]表示随机生成[0，1]内均匀分布的一个数值，l为天线阵列的长度，ny为y方向的第n个阵元，h为天线阵列的宽度，nz为宽度方向上的第n个阵元，dc为最小阵元间距限制，yji为阵列长度方向上的阵元初始位置，zji为阵列宽度方向的阵元初始位置。
28、基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵系统，所述系统包括：
29、匹配单元，用于根据期望的超宽带信号匹配天线基元；
30、求解单元，用于根据期望的最大雷达作用距离和雷达方程求解阵列天线主瓣增益；
31、优化单元，用于根据遗传算法对阵列天线主瓣增益和副瓣进行优化，获取阵列的位置分布；
32、排布单元，用于根据所述阵列的位置分布进行稀疏阵列排布。
33、基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于储存计算机程序，所述计算机程序执行上述任一项所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法。
34、基于同一专利技术构思，本专利技术还提出一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据上述中任一项中所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法。
35、本专利技术的有益之处在于：
36、本专利技术解决了超宽带信号的发射与接收的过程受到硬件的限制，这会导致超宽带信号估计位置的有效距离和精度大打折扣，在实际使用中和理论极限存在较大的差距的问题。
37、本专利技术所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，将采用稀疏布局方式的天线阵列用于超宽带信号定位中可以大大提升有效定位距离，此外稀疏阵列天线具有更低的副瓣电平，可以对多径回波的干扰有效抑制，提升超宽带信号的定位精度。
38、本专利技术所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，将具有定向辐射能力的超宽带天线阵元按照特定排列方式构建超宽带天线阵列，从天线基元和阵列构型两方面入手，来实现天线增益性能的提升。因此可以在不增加系统发射功率的前提下，提升超宽带信号的有效定位距离。
39、本专利技术所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，使用基于遗传算法的稀疏阵列综合方法对超宽带天线阵列进行优化，可以在阵列方向图增益维持不变的前提下，减少使用的阵元数量，以减小系统复杂度降低成本。
40、本专利技术所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，基于遗传算法对超宽带天线阵元进行稀疏布局优化，以阵列天线低副瓣电平为优化目标，可以在实现高增益的同时降低天线阵列方向图的副瓣电平，以减少多径回波干扰的影响，达到提升定位精度的目的。
41、本专利技术所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，针对超宽带信号发射与接收过程中受到硬件限制的问题，通过优化阵列布局来克服这一限制，提升信号的传输距离和接收精度。通过优化阵列布本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述根据期望的超宽带信号匹配天线基元为定向天线。
3.根据权利要求1所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述最大雷达作用距离为：
4.根据权利要求1所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述根据遗传算法对阵列天线主瓣增益和副瓣进行优化，获取阵列的位置分布，包括：
5.根据权利要求4所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述选择操作为：
6.根据权利要求4所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述交叉操作包括：
7.根据权利要求6所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述变异操作包括：
8.一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵系统，其特征在于，所述系统包括：
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读
10.一种计算机设备，其特征在于：包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据权利要求1-7中任一项中所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述根据期望的超宽带信号匹配天线基元为定向天线。
3.根据权利要求1所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述最大雷达作用距离为：
4.根据权利要求1所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述根据遗传算法对阵列天线主瓣增益和副瓣进行优化，获取阵列的位置分布，包括：
5.根据权利要求4所述的一种用于超宽带定位的稀疏阵列天线的布阵方法，其特征在于，所述选择操作为：
6.根据权利要求4所述的一种用于超宽带定位的稀...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈锋，万彤，杨柠赫，杨敏，王崇钦，张明昊，陈轶钧，崔秀雨，吴宇轩，李文强，李昕达，范瑞昌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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