基于停滞检测粒子群算法的阵列天线方向图综合.pdf

本文介绍了一种基于停滞检测的改进粒子群优化算法在阵列天线方向图综合中的应用。粒子群优化（PSO）是一种受到鸟类群体行为启发的全局优化算法，由KENNEDY和EBERHART提出。在传统的线性递减权重粒子群优化（LDW-PSO）基础上，该算法通过引入合适的邻域结构、停滞检测机制以及对全局最优粒子的微扰来提升优化速度和收敛特性。 阵列天线方向图综合是天线设计中的一个重要环节，目标是设计出具有特定零点分布和低旁瓣水平的方向图。这一过程通常涉及多参数、非线性、不可微甚至不连续的优化问题，传统的方法如最小二乘法在处理这类问题时效率较低。智能优化算法，如PSO，因其在全局优化问题上的高效性能，被广泛应用于解决这类挑战。 停滞检测机制是改进PSO算法的关键。当算法在搜索过程中达到一定的迭代次数且优化效果不再明显提升时，可以判断算法进入了局部最优状态，停滞检测机制会对此进行识别并采取相应措施，例如调整粒子的运动策略，以避免过早收敛并促进算法跳出局部最优，寻找全局最优解。 此外，邻域结构的引入有助于增强算法的探索能力。在每代迭代中，粒子不仅受到自身历史最佳位置和全局最佳位置的影响，还会考虑其邻域内其他粒子的信息，从而增加搜索空间的多样性，减少陷入局部最优的风险。 全局最优粒子的微扰策略则是另一种改善优化性能的手段。通过对当前的全局最优解进行小幅度扰动，可以激发算法的探索潜力，防止算法过早稳定在某一解上，进一步提高搜索效率。 仿真结果显示，这种改进的PSO算法在天线方向图综合问题中，尤其是在有多个零点约束和低旁瓣要求的情况下，能够实现良好的优化效果。这表明该算法在解决复杂优化问题时具有较高的性能和实用性，对于天线设计领域的工程应用具有重要意义。 基于停滞检测的粒子群优化算法为解决阵列天线方向图综合的优化问题提供了一个有效且适应性强的工具。通过不断的研究和改进，这种智能优化算法有望在天线设计和其他工程领域中发挥更大的作用。