【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线阵列设计，尤其涉及一种基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法及装置。
技术介绍
1、mimo雷达具有多个发射天线和接收天线，能够提供多个独立的子信道，用于发射互不相关的正交信号，接收端接收目标散射后的回波信号，在时域或频域经匹配滤波器进行分离，从而形成具有较大孔径的虚拟阵列，提高系统的分辨率。此外，mimo雷达系统可以在不同环境下自适应地调整发射和接收模式以提高鲁棒性。
2、目前，mimo稀疏阵列的设计多是基于方向图优化的设计方法，其中，智能优化算法因在高维数据搜素、全局优化等方面具有优势被广泛应用在稀疏阵列的布局设计中，如通过遗传算法、差分进化算法、粒子群算法等智能优化算法降低方向图的旁瓣电平进而获取最优阵列设计。差分进化算法虽然实现相对简单，不需要太多的参数调节和特殊处理，能够有效寻求最优解。然而，在设计mimo雷达稀疏阵列设计时，差分进化算法容易陷入孔径固定、馈线长度等约束问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法及装置，旨在有效解决上述技术问题。
2、根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供一种基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法，所述方法包括：
3、获取天线阵列信息，所述天线阵列信息包括发射阵元数目、接收阵元数目以及芯片数量；
4、根据所述天线阵列信息、方位向和俯仰向的约束条件以及适应度函数，并利用
5、其中，所述方位向和俯仰向的约束条件包括方位向的孔径约束、方位向间距约束、俯仰向的孔径约束、同一芯片内阵元俯仰向间距约束和馈线长度约束；
6、所述方位向的孔径约束根据预设的方位向角度分辨率确定，所述俯仰向的孔径约束根据预设的俯仰向角度分辨率确定，所述俯仰向的馈线长度约束基于俯仰向基准以及馈线长度确定，所述俯仰向基准是指不同芯片上预设的阵元。
7、进一步地，所述根据所述天线阵列信息、方位向和俯仰向的约束条件以及适应度函数，并利用自适应差分进化算法进行求解，获得最优阵列排布的步骤，包括：
8、初始化步骤，根据所述天线阵列信息和所述方位向和俯仰向的约束条件进行种群初始化，种群中每个个体包括发射阵元和接收阵元的方位向位置和俯仰向位置；
9、变异与交叉步骤，对所述个体进行变异与交叉操作，获得新的个体；
10、适应度计算步骤，利用所述适应度函数对所述新的个体与初始化后的个体进行适应度计算，并根据计算得到的适应度值确定新的种群；
11、重复所述变异与交叉步骤至所述适应度计算步骤直至达到预设的结束条件，从新的种群中获得最优阵列排布。
12、进一步地，方位向发射、接收个体的阵元位置分别为：
13、；
14、为方便描述方位向孔径满足分辨率要求和相邻间距要求，，，其中，为第i个发射阵元的方位向位置信息；为第j个接收阵元的方位向位置信息；表示第i个发射阵元减去相邻阵元约束的位置信息；表示第j个接收阵元减去相邻阵元约束的位置信息；为方位向相邻阵元间的最小距离；
15、俯仰向发射、接收个体的阵元位置分别为：
16、；
17、所述方位向的孔径约束对应的公式如下：
18、；
19、式中，为方位向的第1个发射阵元位置，为方位向的第1个接收阵元位置，为方位向的第m个发射阵元位置，为方位向的第n个接收阵元位置，为方位向发射阵元最大阵元位置，为方位向接收阵元最大阵元位置，为方位向的第1个发射阵元减去相邻阵元约束后的位置信息，为方位向的第1个接收阵元减去相邻阵元约束后的位置信息，为方位向的第m个发射阵元减去相邻阵元约束后的位置信息，为方位向的第n个接收阵元减去相邻阵元约束后的位置信息，为方位向相邻阵元间的最小距离，m为发射阵元数量，n为接收阵元数量，为方位向的第p个发射阵元减去相邻阵元约束后的位置信息，为第个芯片，为方位向的第q个接收阵元减去相邻阵元约束后的位置信息，为第个芯片，，，表示向上取整；
20、所述俯仰向的孔径约束对应的公式如下：
21、；
22、式中，为俯仰向发射阵元最大阵元位置，为俯仰向接收阵元最大阵元位置，为俯仰向的发射阵元基准，为俯仰向的接收阵元基准，为除去发射阵元基准外的任一发射阵元，为除去接收阵元基准外的任一接收阵元，且保证俯仰向的发射阵元基准和俯仰向的接收阵元基准不在同一芯片内；
23、所述俯仰向的馈线长度约束对应的公式如下：
24、；
25、式中，为第个芯片上的发射阵元俯仰向位置信息，为第个芯片上的接收阵元俯仰向位置信息，为第个芯片的俯仰向位置信息，为第 b个发射阵元的俯仰向距离，为第 d个接收阵元的俯仰向距离， r为所约束的馈线长度， b为第个芯片上的第一个发射阵元， d为第个芯片上的第一个接收阵元。
26、进一步地，所述方位向间距约束，公式如下：
27、；
28、式中，为为第i个发射阵元的方位向位置信息，为为第j个发射阵元的方位向位置信息，为第i个接收阵元的方位向位置信息，为第j个接收阵元的方位向位置信息，为方位向相邻阵元间的最小距离；
29、所述同一芯片内阵元俯仰向间距约束，公式如下：
30、；
31、式中，为第i个发射阵元的俯仰向位置信息，为第j个发射阵元的俯仰向位置信息，为第i个接收阵元的俯仰向位置信息，为第j个接收阵元的俯仰向位置信息，为同一芯片内俯仰向阵元间的最大距离。
32、进一步地，所述适应度函数根据方向性图、方位向和俯仰向的旁瓣电平以及用于调节方位向和俯仰向的占比程度确定。
33、进一步地，所述适应度函数的公式如下：
34、；
35、其中，，
36、式中，表示俯仰角时方位向方向图的旁瓣区间，表示方位角时俯仰向方向图的旁瓣区间，为占比程度，为方位向方向图函数，为俯仰向方向图函数；为距参考点的俯仰间距，为距参考点的方位间距。
37、进一步地，所述变异与交叉步骤，包括：
38、利用交叉概率对所述种群中预设数量的个体进行差分变异操作，获得差分变异后的新个体；
39、根据种群的保留概率、差分变异概率以及所述差分变异后的新个体确定交叉后的新个体，基于所述交叉后的新个体与差分变异后的新个体确定新的种群；其中，所述保留概率以及所述差分变异概率随着种群进化次数的变化而自适更新。
40、根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供了一种基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计装置，所述装置包括：
41、天线信息获取本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于，所述根据所述天线阵列信息、方位向和俯仰向的约束条件以及适应度函数，并利用自适应差分进化算法进行求解，获得最优阵列排布的步骤，包括：
3.如权利要求1所述的基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于，方位向发射、接收个体的阵元位置分别为：
4.如权利要求3所述的基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于，所述方位向间距约束，公式如下：
5.如权利要求1所述的基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于，所述适应度函数根据方向性图、方位向和俯仰向的旁瓣电平以及用于调节方位向和俯仰向的占比程度确定。
6.如权利要求5所述的基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法，其特征在于，所述适应度函数的公式如下：
7.如权利要求2所述的基
8.一种基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7中任一项所述的基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有多条指令，所述指令适于由处理器加载以执行如权利要求1至7中任一项所述的基于自适应差分进化算法的二维车载MIMO雷达天线阵列设计方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法，其特征在于，所述根据所述天线阵列信息、方位向和俯仰向的约束条件以及适应度函数，并利用自适应差分进化算法进行求解，获得最优阵列排布的步骤，包括：
3.如权利要求1所述的基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法，其特征在于，方位向发射、接收个体的阵元位置分别为：
4.如权利要求3所述的基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法，其特征在于，所述方位向间距约束，公式如下：
5.如权利要求1所述的基于自适应差分进化算法的二维车载mimo雷达天线阵列设计方法，其特征在于，所述适应度函数根据方向性图、方位向和俯仰向的旁瓣电平以及用于调节方位向和俯仰向的占比程度确定。
【专利技术属性】
技术研发人员：黄岩，张侠，张慧，陈雅婷，奚新锁，周睿，蔡龙珠，洪伟，王冲，兰吕鸿康，
申请(专利权)人：南京隼眼电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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