基于粒子群算法的稀布陣?yán)走_(dá)防雷優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

鄭禹　汪萍

摘要： 滾球法是目前避雷設(shè)計(jì)工程實(shí)踐中的常用方法，但目前對(duì)復(fù)雜防雷需求及設(shè)計(jì)方法目前鮮有文章進(jìn)行分析。該文結(jié)合工程實(shí)際對(duì)稀布陣?yán)走_(dá)布陣特點(diǎn)，利用滾球法對(duì)多避雷器系統(tǒng)防護(hù)的計(jì)算方法進(jìn)行分析，并推導(dǎo)了通用計(jì)算公式，同時(shí)提出了采用粒子群等智能算法進(jìn)一步優(yōu)化防雷保護(hù)能力的方法，建立了模型并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。這些工作將對(duì)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：稀布陣?yán)走_(dá)；防雷；粒子群算法

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）08-1992-04

2 防雷布陣優(yōu)化方法

雷達(dá)防護(hù)一般采用第二類(lèi)建筑物防雷滾球半徑[8]，在本文稀布陣?yán)走_(dá)使用3根避雷器為例進(jìn)行分析。滾球法分析防雷時(shí)，保護(hù)區(qū)域主用分為兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行考慮，一個(gè)是側(cè)面防護(hù)計(jì)算，另外一個(gè)是頂面防護(hù)計(jì)算。計(jì)算的核心是求滾球的球心。首先建立直角坐標(biāo)系，將被保護(hù)目標(biāo)設(shè)定坐標(biāo)系參數(shù)。其次建立避雷器位置坐標(biāo)系。

首先給出側(cè)面防護(hù)的計(jì)算方法。側(cè)面防雷主要是在已知避雷針位置的情況下滾球圓心進(jìn)行計(jì)算，見(jiàn)圖1，三角形標(biāo)記為避雷器在水平面投影的坐標(biāo)圖，三圈待保護(hù)天線在其中。（下面直接給出側(cè)面防雷滾球法計(jì)算球心結(jié)果，具體推導(dǎo)過(guò)程可由復(fù)數(shù)、幾何知識(shí)不難得出）：

1）產(chǎn)生隨機(jī)種群，每個(gè)粒子維數(shù)代表需要優(yōu)化的參數(shù)（避雷器坐標(biāo)）。

2）進(jìn)行PSO算法搜索，定義適應(yīng)度函數(shù)為避雷器保護(hù)能力的函數(shù)，適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)是算法的關(guān)鍵，它的好壞直接決定了優(yōu)化效果，它必須根據(jù)所要優(yōu)化的問(wèn)題具體設(shè)計(jì)。具體過(guò)程是先計(jì)算出每個(gè)粒子的保護(hù)能力與目標(biāo)保護(hù)能力的誤差，再對(duì)這個(gè)誤差作變換得到適應(yīng)度。誤差越大，適應(yīng)度越高；誤差越小，適應(yīng)度也越小。

下文結(jié)合三根避雷器對(duì)稀布陣?yán)走_(dá)保護(hù)的優(yōu)化，利用PSO算法進(jìn)行優(yōu)化仿真（系統(tǒng)采用發(fā)射陣列1圈分布、接收陣列2圈等圓周分布，避雷器按三角形分布在其外圍，見(jiàn)圖4）。

可見(jiàn)在優(yōu)化前保護(hù)數(shù)目只有60個(gè)，經(jīng)PSO優(yōu)化，保護(hù)數(shù)目達(dá)到69個(gè)，達(dá)到防雷保護(hù)要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

稀布陣綜合脈沖孔徑雷達(dá)（SIAR）是一種新型分布陣體制雷達(dá)，其防雷需求不同其他雷達(dá)。該文結(jié)合工程實(shí)際對(duì)多避雷器系統(tǒng)防護(hù)的計(jì)算方法進(jìn)行分析，并給出了計(jì)算公式，文中同時(shí)提出了采用粒子群算法進(jìn)一步優(yōu)化防雷保護(hù)范圍的方法，建立了模型，并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。這些工作將對(duì)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

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