基于粒子群算法的稀布阵雷达防雷优化设计分析

郑禹　汪萍

摘要： 滚球法是目前避雷设计工程实践中的常用方法，但目前对复杂防雷需求及设计方法目前鲜有文章进行分析。该文结合工程实际对稀布阵雷达布阵特点，利用滚球法对多避雷器系统防护的计算方法进行分析，并推导了通用计算公式，同时提出了采用粒子群等智能算法进一步优化防雷保护能力的方法，建立了模型并进行仿真验证。这些工作将对系统工程设计具有一定的借鉴意义。

关键词：稀布阵雷达；防雷；粒子群算法

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）08-1992-04

2 防雷布阵优化方法

雷达防护一般采用第二类建筑物防雷滚球半径[8]，在本文稀布阵雷达使用3根避雷器为例进行分析。滚球法分析防雷时，保护区域主用分为两个区域进行考虑，一个是侧面防护计算，另外一个是顶面防护计算。计算的核心是求滚球的球心。首先建立直角坐标系，将被保护目标设定坐标系参数。其次建立避雷器位置坐标系。

首先给出侧面防护的计算方法。侧面防雷主要是在已知避雷针位置的情况下滚球圆心进行计算，见图1，三角形标记为避雷器在水平面投影的坐标图，三圈待保护天线在其中。（下面直接给出侧面防雷滚球法计算球心结果，具体推导过程可由复数、几何知识不难得出）：

1）产生随机种群，每个粒子维数代表需要优化的参数（避雷器坐标）。

2）进行PSO算法搜索，定义适应度函数为避雷器保护能力的函数，适应度函数的设计是算法的关键，它的好坏直接决定了优化效果，它必须根据所要优化的问题具体设计。具体过程是先计算出每个粒子的保护能力与目标保护能力的误差，再对这个误差作变换得到适应度。误差越大，适应度越高；误差越小，适应度也越小。

下文结合三根避雷器对稀布阵雷达保护的优化，利用PSO算法进行优化仿真（系统采用发射阵列1圈分布、接收阵列2圈等圆周分布，避雷器按三角形分布在其外围，见图4）。

可见在优化前保护数目只有60个，经PSO优化，保护数目达到69个，达到防雷保护要求。

3 结束语

稀布阵综合脉冲孔径雷达（SIAR）是一种新型分布阵体制雷达，其防雷需求不同其他雷达。该文结合工程实际对多避雷器系统防护的计算方法进行分析，并给出了计算公式，文中同时提出了采用粒子群算法进一步优化防雷保护范围的方法，建立了模型，并进行仿真验证。这些工作将对系统工程设计具有指导意义。

参考文献：

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