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基于遗传模拟算法的天线阵元位置校正

作　者: 吴秀月
导　师: 司伟建
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 遗传算法模拟退火算法阵元位置校正 MUSIC算法
分类号: TN820.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 33次
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内容摘要

空间谱估计高精度测向技术是一门新兴的阵列信号处理技术,在很多领域都具有重要的理论意义和实用价值。以多重信号分类算法为代表的谱估计算法都具有很高的分辨力和估计精度,但其都是以阵列流型精确已知为前提达到的。但在实际系统中普遍存在误差,其中,阵元位置误差是硬件设计制作和系统安装引起的,它会使高分辨谱估计算法的性能严重恶化,甚至失效。限于当前的工艺水平,单纯从硬件设计制作方面去克服模型误差是有很大困难的,阵元位置误差就成了高分辨谱估计技术急需解决的一个难题。本文对高精度测向技术实现过程中的阵列天线阵元位置误差问题进行了深入的研究,确定采用基于多重信号分类算法的不需准确已知信号源方位的校正算法。论文主要对常用的遗传算法进行了分析,其作为一种随机化搜索方法,应用广泛,但容易出现早熟现象,且局部寻优能力较差。在深入研究了模拟退火算法的基础之上,提出了一种遗传算法与模拟退火算法相结合的遗传模拟退火算法的阵元位置校正方法,在遗传算法运行中融入模拟退火算法算子,实现了模拟退火的良好局部搜索能力与遗传算法的全局搜索能力的结合；并引进最优保存策略,使算法能记忆最优个体。最后,将遗传模拟退火算法应用于阵列天线阵元位置校正。根据实际测向系统取得的数据对系统的天线位置进行了校正,实验取得较好的结果。实验结果表明,该算法可以有效校正阵元位置误差。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究的背景和意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10-13
  1.3 论文安排  13-15
第2章阵列信号模型及问题描述  15-28
  2.1 信号模型的建立  15-20
    2.1.1 空间谱估计的数学模型  15-16
    2.1.2 一般数学模型  16-20
  2.2 多重信号分类(MUSIC)算法  20-26
    2.2.1 MUSIC算法的基本原理  20-24
    2.2.2 MUSIC算法性能仿真  24-26
  2.3 阵元位置误差对算法的影响  26-27
    2.3.1 存在误差的算式推理  26-27
    2.3.2 仿真分析位置误差对算法的影响  27
  2.4 本章小结  27-28
第3章拟采用的阵元位置校正方法  28-34
  3.1 自校正方法  28-30
  3.2 有源校正方法  30-31
  3.3 拟采用的校正方法  31-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章基于遗传和模拟退火的阵元位置校正  34-65
  4.1 阵元位置误差模型  35-36
  4.2 基于遗传算法(GA)的阵元位置校正  36-53
    4.2.1 遗传算法的基本思想  37-38
    4.2.2 遗传算法的特点  38-39
    4.2.3 遗传算法的基本实现技术  39-45
    4.2.4 简单遗传算法的流程  45-47
    4.2.5 简单遗传算法的改进与变形  47-48
    4.2.6 仿真分析  48-53
  4.3 基于模拟退火(SA)算法的阵元位置校正  53-64
    4.3.1 模拟退火算法的基本原理  54-55
    4.3.2 模拟退火算法的构造和流程  55-59
    4.3.3 模拟退火算法的改进方法  59-60
    4.3.4 仿真分析  60-64
  4.4 本章小结  64-65
第5章基于GA-SA的阵元位置误差校正方法  65-73
  5.1 GA与SA结合的必要性  65-68
    5.1.2 GA-SA的基本思想  67
    5.1.3 两种算法的结合方式  67-68
  5.2 改进的GA-SA的步骤和流程  68-69
  5.3 遗传模拟退火算法仿真分析  69-72
    5.3.1 在三维空间阵中的应用  69-71
    5.3.2 几种算法性能的比较  71-72
  5.4 本章小结  72-73
结论  73-75
参考文献  75-80
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  80-81
致谢  81

基于遗传模拟算法的天线阵元位置校正

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