CN113255119B - 基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法 - Google Patents

基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法，应用于雷达探测领域。本发明根据子阵的合成波束方向图，构造了以波束栅副瓣峰值电平为优化目标的优化函数；然后在阵元个数和距离的约束下以波束栅副瓣峰值电平为优化目标优化选择阵元以形成初始优化子阵；再迭代从剩余的阵元中依次遍历选择符合距离约束条件的阵元来逐个调整子阵中的阵元，不断降低子阵合成波束的栅副瓣峰值电平；最后网络化雷达利用优化得到的子阵合成低栅副瓣电平的波束；本发明可根据不同的波束指向要求，自适应地优化选择组成子阵的阵元，合成低栅副瓣波束，为探测、跟踪等任务提供波束指向基础。

Description

基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法
技术领域
本发明属于雷达探测领域，特别涉及一种基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法。
背景技术
网络化雷达是一种基于阵元广域分布的布局形态和超稀疏非规则阵列波束合成探测机理，由标准阵元和无线传输同步网络构建的网络化阵元探测系统。网络化雷达中的标准阵元为配有发射/接收组件的全向辐射器，即每一个阵元都能独立发射和接收探测信号。不同于常规的天线阵列，网络化雷达的阵元是任意非规则广域地分布在规定的区域内，阵元之间的间距一般在5个信号波长以上。另外，所有阵元都经过无线传输同步网络与阵列控制中心相连，以便阵列控制中心对这些阵元进行统一的管理和调度。网络化雷达可以根据多种任务需求自适应地优化选择阵元生成执行任务的子阵，具有部署灵活、规模可变、阵元可动态接入或退出、孔径共享、机动性强、抗摧毁能力强、抗干扰能力强等特点。但是由于阵元位置不规则，无法直接合成指定要求的低栅副瓣波束，而合成低栅副瓣波束又是网络化雷达执行探测、定位、跟踪等任务的基础。因此，如何优化选择阵元组成子阵以合成低栅副瓣峰值电平的波束对网络化雷达的应用具有重大意义。
针对阵元阵列的波束优化问题，国内外学术界进行了广泛的研究，如基于旁瓣对消的干扰抑制方法等，但这些研究大都建立在均匀、规则的阵列基础上，在阵列结构上具有一定的局限性，不适用于网络化雷达系统。文献“Beampattern Synthesis via theConstrained Subarray Layout Optimization，IEEE Transactions on Antennas andPropagation,2021,vol.69,no.1,pp.182-194”提出了一种子阵列布局和辐射元件加权系数的联合设计方法，以实现理想的低栅副瓣峰值电平的合成波束，但是该阵列中阵元间距是有规则的，无法将该方法应用到阵元分布广泛且不规则的网络化雷达系统。文献“基于最优稀疏阵列设计的自适应波束形成[D].电子科技大学，2020”提出了基于最优稀疏阵列设计的自适应波束形成方法，以最大输出信干噪比和最大输出信噪比为准则设计最优稀疏阵列，但是其稀疏设计是在均匀线阵的基础上进行的，并不适用于阵元分布非规则且稀疏的网络化雷达。专利申请“一种基于对角加载的自适应波束形成算法，CN106093920A”中针对线阵给出了一种基于对角加载的自适应波束形成方法，但是其应用的阵列结构为均匀线阵，无法应用于非规则阵列结构。因此上述波束优化方法都不能适用于分布式网络化雷达系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在阵元个数和距离约束的限制下，可根据波束指向要求自适应地优化选择激活阵元天线，构建用于波束形成的子阵；限制了组成子阵的阵元数量，能够减少能源损耗，降低阵元天线使用率，使雷达阵元节点寿命最大化的基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法，包括以下步骤：
S1、系统参数初始化；
S2、根据信号发射模型获取子阵合成波束方向图，构造以波束栅副瓣峰值电平为优化目标的优化函数；
S3、在阵元个数和距离的约束下以波束栅副瓣峰值电平为优化目标优化选择阵元以形成初始优化子阵；
S4、从剩余的阵元中遍历选择符合距离约束条件的阵元来逐个调整初始优化子阵的阵元；并对调整后的子阵进行迭代优化，直到合成波束的栅副瓣峰值电平收敛为止，最后一次迭代得到的子阵阵元集合即为合成指定方向波束的最佳阵元组合。
进一步地，所述步骤S1具体实现方法为：记网络化雷达阵元节点数量为N，用集合表示为V＝{v1,v2,...,vn....,vN}；用于合成波束的子阵阵元数量为M，用集合表示为
Figure BDA0003063907380000021
对于下标则有km∈[1,N]；信号波长为λ，发射信号为窄带信号
Figure BDA0003063907380000022
波束指向
Figure BDA0003063907380000023
θ0为球极坐标中波束与Z轴正向夹角，
Figure BDA0003063907380000024
为球极坐标中波束与X轴正向夹角；合成波束的子阵中阵元之间的最大间距为ST，布阵区域大小为L×W，阵元分布于xOy平面内。
进一步地，所述步骤S2中，建立的优化函数为：
Figure BDA0003063907380000025
其中，
Figure BDA0003063907380000026
Figure BDA0003063907380000027
为归一化的方向图，θ和
Figure BDA0003063907380000028
分别表示发射信号的俯仰角和方位角，
Figure BDA0003063907380000029
为子阵集合Vs的阵元位置向量，
Figure BDA00030639073800000210
为波束主瓣指向方向，εθ,
Figure BDA00030639073800000211
分别为：
Figure BDA00030639073800000212
对于θd,θu,
Figure BDA00030639073800000213
的定义如下：
Figure BDA0003063907380000031
θd,θu分别表示指向角度下发射信号俯仰角的下限和上限，
Figure BDA0003063907380000032
分别表示指向角度下发射信号方位角的下限和上限。
进一步地，所述步骤S3具体实现方法为：
S31、从网络化雷达所有阵元节点集合V中随机选取一个阵元vn作为合成波束子阵集合Vs中的第一个阵元
Figure BDA0003063907380000033
S32、遍历剩余阵元集合Vr＝V-Vs中的阵元，对每个阵元分别判断其是否符合子阵的距离约束，即：
Figure BDA0003063907380000034
其中，d(·)表示两个阵元之间的实际距离；
将符合距离约束条件的阵元分别代入子阵，并利用函数
Figure BDA0003063907380000035
计算代入阵元时对应子阵的合成波束栅副瓣峰值电平，然后找出其中最小的波束栅副瓣峰值电平及对应的阵元，将最小波束栅副瓣峰值电平对应的阵元作为合成波束的子阵阵元，加入集合Vs；
S33、重复步骤S32的操作，直至集合Vs中的阵元数量为M，此时集合Vs中的阵元即为初始优化子阵的阵元。
进一步地，所述步骤S4具体实现方法为：
S41、令m＝1；
S42、对初始优化子阵中的第m个阵元
Figure BDA0003063907380000036
进行如下操作：遍历剩余阵元集合Vr＝V-Vs中的每个阵元，对于每个遍历的阵元先判断其是否符合子阵的距离约束，即：
Figure BDA0003063907380000037
vk为子阵中除去
Figure BDA0003063907380000038
的任意阵元；记录Vr中符合距离约束条件的阵元；
S43、利用记录的阵元分别替换Vs中的第m个阵元，然后利用函数
Figure BDA0003063907380000039
计算每次替换后的合成波束栅副瓣峰值电平，然后找出其中最小的波束栅副瓣峰值电平及对应的遍历阵元，并将该最小波束栅副瓣峰值电平与上一次遍历得到的最小栅副瓣峰值电平进行对比；
如果此次最小栅副瓣峰值电平小于上一次最小栅副瓣峰值电平，则用此次最小波束栅副瓣峰值电平对应的遍历阵元替换子阵中的第m个阵元，并将被替换下的阵元放入剩余阵元集合Vr；否则保持第m个阵元不变；
S44、令m＝m+1，判断m≤M是否成立，若是返回步骤S42，否则执行步骤S45；
S45、判断合成波束的栅副瓣峰值电平是否收敛(即判断经过上述S41～S44的迭代步骤之后，优化子阵的合成波的栅副瓣峰值电平不再降低)，若是，则将最后一次迭代得到的子阵阵元集合作为合成指定方向波束的最佳阵元组合，否则返回步骤S41。
本发明的有益效果是：在阵元个数和距离约束的限制下，可根据波束指向要求自适应地优化选择激活阵元天线，构建用于波束形成的子阵；限制了组成子阵的阵元数量，能够减少能源损耗，降低阵元天线使用率，使雷达阵元节点寿命最大化；阵元可动态接入或退出，阵元部署灵活、规模可变，孔径共享，具有很强的灵活性和机动性，抗摧毁能力和强抗干扰能力较强。本发明可以应用于雷达探测等领域，采用本发明的方法可以有效解决阵元任意非规则广域分布情况下的网络化雷达波束优化问题，为探测、跟踪等任务提供波束指向基础。
附图说明
图1为基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化算法流程图；
图2为网络化雷达阵元分布场景图；
图3为网络化雷达子阵信号发射示意图；
图4为随机选择组成子阵的阵元；
图5为在
Figure BDA0003063907380000041
指向下随机选择子阵的合成波束方向图；
图6为在
Figure BDA0003063907380000042
指向下优化选择形成子阵的阵元；
图7为在
Figure BDA0003063907380000043
指向下优化子阵的合成波束方向图；
图8为在
Figure BDA0003063907380000044
指向下优化选择形成子阵的阵元；
图9为在
Figure BDA0003063907380000045
指向下优化子阵的合成波束方向图。
具体实施方式
为了方便描述本发明的内容，首先对以下术语进行解释：
术语1：网络化雷达
各阵元节点彼此间相距多个波长，非规则广域分布在给定区域。
术语2：窄带
探测信号的载波频率远大于信号的基带带宽，以保证子阵各阵元发射到空间中的信号相同。
术语3：远场
目标距离各子阵阵元足够远，以至于信号波形到达目标时可近似看做平面波。
术语4：快拍
表示在某一时刻对所有阵元的观测信号同时采样。
本发明主要采用仿真实验的方法进行验证，所有步骤、结论都在MatlabR2014a上验证正确。下面结合附图及具体实施例对本发明的方案进行详细阐述。
本发明的一种基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法，首先，构造以波束栅副瓣峰值电平为优化目标的优化函数，获取子阵合成波束的评价指标；其次，通过遍历及波束栅副瓣峰值电平获取初始优化子阵；然后，对获取的初始优化子阵进行迭代优化，不断降低子阵合成波束的栅副瓣峰值电平；最后，本发明通过判断优化子阵的合成波束栅副瓣峰值电平收敛情况，停止迭代优化，获取最终参与合成波束的阵元集合。采用本发明的方法可以有效解决阵元任意非规则广域分布情况下的网络化雷达波束优化问题，为探测、跟踪等任务提供波束指向基础。如图1所示，本发明的一种基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法，包括以下步骤：
S1、系统参数初始化；
具体实现方法为：
记网络化雷达阵元节点数量为N，用集合表示为V＝{v1,v2,...,vn....,vN}；用于合成波束的子阵阵元数量为M，用集合表示为
Figure BDA0003063907380000051
对于下标则有km∈[1,N]；信号波长为λ，发射信号为窄带信号
Figure BDA0003063907380000052
波束指向
Figure BDA0003063907380000053
θ0为球极坐标中波束与Z轴正向夹角，
Figure BDA0003063907380000054
为球极坐标中波束与X轴正向夹角；合成波束的子阵中阵元之间的最大间距为ST，布阵区域大小为L×W，阵元分布于xOy平面内。
为了验证该方法对波束优化的有益效果，本实例实施了仿真，初始化系统参数：网络化雷达阵元节点数量为N＝900；用于合成波束的子阵阵元数量为M＝80；信号波长为λ＝0.5m，波束指向
Figure BDA0003063907380000055
球极坐标，θ0为与Z轴正向夹角，
Figure BDA0003063907380000056
为与X轴正向夹角)，子阵中阵元之间的最大间距为ST＝120m，布阵区域大小为150m*150m，阵元分布于xOy平面内，如图2所示。
S2、根据信号发射模型获取子阵合成波束方向图，构造以波束栅副瓣峰值电平为优化目标的优化函数；
具体实现方法为：假设系统生成了一个由M个阵元组成的子阵，该子阵发射了一个窄带信号
Figure BDA0003063907380000061
到空间远场目标，如图3所示，窄带信号
Figure BDA0003063907380000062
可以表示为如下的复数形式：
Figure BDA0003063907380000063
其中，w0是发射信号的载波角频率；s(t)＝u(t)ejψ(t)是信号
Figure BDA0003063907380000064
的复包络，u(t)和ψ(t)分别是发射信号的幅度和相位；
选择子阵中第一个阵元
Figure BDA0003063907380000065
为基准点(参考点)，子阵中第m个阵元
Figure BDA0003063907380000066
相对于参考阵元
Figure BDA0003063907380000067
的坐标表示为pm＝[xm,ym]，其中阵元
Figure BDA0003063907380000068
的坐标为p1＝[0,0]，则子阵中所有的阵元坐标统一表示为P＝[p1,p2,...,pM]；
子阵向空间
Figure BDA0003063907380000069
方向远场目标发射信号
Figure BDA00030639073800000610
其中θ和
Figure BDA00030639073800000611
分别表示发射信号的俯仰角(elevation)和方位角(azimuth)；R0表示目标到基准点的距离，Rm表示目标到子阵阵元
Figure BDA00030639073800000612
的距离，以坐标原点作为参考点，信号的发射方向的单位向量定义为：
Figure BDA00030639073800000613
假设阵元
Figure BDA00030639073800000614
发射信号的时间比到达参考阵元
Figure BDA00030639073800000615
的时间超前(负滞后)，即该阵元相对于参考信号点的时延为：
Figure BDA00030639073800000616
其中，c为光速；
设参考阵元
Figure BDA00030639073800000617
发射的信号为：
Figure BDA00030639073800000618
则阵元
Figure BDA00030639073800000619
的发射信号为：
Figure BDA00030639073800000620
因为信号
Figure BDA00030639073800000621
是窄带的，即s(t)是慢变化的，有
s(t)≈s(t-τm),m＝1,2，...,M (6)
所以有
Figure BDA00030639073800000622
或者等价地记为
Figure BDA00030639073800000623
定义相应的信号空间相移
Figure BDA0003063907380000071
其中λ是载波的波长，φm,x，φm,y分别为平行于x轴和y轴的空间相位，即
Figure BDA0003063907380000072
在阵元
Figure BDA0003063907380000073
为参考阵元的前提下，阵元
Figure BDA0003063907380000074
的发射信号相对于阵元
Figure BDA0003063907380000075
的空间相位差为
Figure BDA0003063907380000076
分别取m＝1,2，...,M，将阵元的发射信号转为向量的形式，即
Figure BDA0003063907380000077
定义列向量
Figure BDA0003063907380000078
和
Figure BDA0003063907380000079
则式(11)表示为：
Figure BDA00030639073800000710
通常复载波
Figure BDA00030639073800000711
不含有用信息，阵列信号处理通常只考虑复基带信号，则式(14)所对应的离散时间复基带信号表示为：
Figure BDA00030639073800000712
其中，时间变量i通常称为快拍，表示在第i时刻对所有阵元同时采样；
利用波束形成器处理阵列信号，通过改变各路阵元信号权值，使某些期望方向的信号通过波束形成器，同时抑制其他方向的信号，M元子阵的发射信号作为M路波束形成器的输入，其权向量表示为：
w＝[w1 w2 … wM]T (16)
信号s(i)以角度
Figure BDA00030639073800000713
发射到空间，以子阵第一个阵元
Figure BDA00030639073800000714
作为参考阵元，不考虑接收机噪声，则阵列接收信号表示为
Figure BDA00030639073800000715
则波束形成器的输出为：
Figure BDA0003063907380000081
从上式可以看出，若使权向量w满足
Figure BDA0003063907380000082
则
y(i)＝0 (19)
上式表明
Figure BDA0003063907380000083
方向的信号被抑制，不能通过波束形成器。如果令权向量w满足
Figure BDA0003063907380000084
则
Figure BDA0003063907380000085
上式表明
Figure BDA0003063907380000086
方向的信号可以通过波束形成器，并被放大M倍。所以通过改变波束形成器的权向量w，可使某些方向的信号通过波束形成器，而抑制另一些方向的信号，或改变输出信号的幅度。
假设已知波束形成器权向量w，定义波束形成的方向图(也称波束图)为输出信号与输入信号的幅度之比：
Figure BDA0003063907380000087
方向图描述了波束形成器对空间不同方向信号的响应，如果选择波束形成器的权向量幅度相同，仅相位均匀递增，为
Figure BDA0003063907380000088
则有
Figure BDA0003063907380000089
此时，波束图在
Figure BDA00030639073800000810
处取得最大值，使得从
Figure BDA00030639073800000811
方向发射的信号在波束形成器的输出端同相叠加，输出最大；因此改变
Figure BDA00030639073800000812
即可改变波束的指向，从而实现波束指向的扫描，为便于观察，考虑归一化的方向图：
Figure BDA00030639073800000813
进一步进行如下处理：
Figure BDA00030639073800000814
得到栅副瓣峰值电平优化函数表示为：
Figure BDA0003063907380000091
其中，
Figure BDA0003063907380000092
为子阵集合Vs的阵元位置向量，
Figure BDA0003063907380000093
为波束主瓣指向方向，εθ,
Figure BDA0003063907380000094
则分别为：
Figure BDA0003063907380000095
对于θd,θu,
Figure BDA0003063907380000096
的定义如下：
Figure BDA0003063907380000097
θd,θu分别表示指向角度下发射信号俯仰角的下限和上限，
Figure BDA0003063907380000098
分别表示指向角度下发射信号方位角的下限和上限。
S3、在阵元个数和距离的约束下以波束栅副瓣峰值电平为优化目标优化选择阵元以形成初始优化子阵；具体实现方法为：
S31、从网络化雷达所有阵元节点集合V中随机选取一个阵元vn作为合成波束子阵集合Vs中的第一个阵元
Figure BDA0003063907380000099
S32、对于子阵的第m(m＝2,3,...,M)个阵元，期选取方法为：遍历剩余阵元集合Vr＝V-Vs中的阵元，对每个阵元分别判断其是否符合子阵的距离约束，即：
Figure BDA00030639073800000910
其中，d(·)表示两个阵元之间的实际距离；
将符合距离约束条件的阵元逐个作为子阵的第m个阵元，并利用函数
Figure BDA00030639073800000911
计算代入阵元时对应子阵的合成波束栅副瓣峰值电平，然后找出其中最小的波束栅副瓣峰值电平及对应的阵元，将最小波束栅副瓣峰值电平对应的阵元作为合成波束的第m个阵元，
加入集合Vs；
S33、判断m＜M是否成立，若是则将此次最小波束栅副瓣峰值电平对应的阵元作为子阵的第m个阵元加入子阵，并令m＝m+1，返回步骤S32；如果此时m≥M，则说明子阵不需要加入新的阵元，集合Vs中的阵元数量为M，此时集合Vs中的阵元即为初始优化子阵的阵元。
S4、从剩余的阵元中遍历选择符合距离约束条件的阵元来逐个调整初始优化子阵的阵元；并对调整后的子阵进行迭代优化，直到合成波束的栅副瓣峰值电平收敛为止，最后一次迭代得到的子阵阵元集合即为合成指定方向波束的最佳阵元组合。
具体实现方法为：
S41、令m＝1；
S42、对初始优化子阵中的第m个阵元
Figure BDA0003063907380000101
进行如下操作：遍历剩余阵元集合Vr＝V-Vs中的每个阵元，对于每个遍历的阵元先判断其是否符合子阵的距离约束，即：
Figure BDA0003063907380000102
vk为子阵中除去
Figure BDA0003063907380000103
的任意阵元；记录Vr中符合距离约束条件的阵元；
S43、利用记录的阵元分别替换Vs中的第m个阵元，然后利用函数
Figure BDA0003063907380000104
计算每次替换后的合成波束栅副瓣峰值电平，然后找出其中最小的波束栅副瓣峰值电平及对应的遍历阵元，并将该最小波束栅副瓣峰值电平与上一次遍历得到的最小栅副瓣峰值电平进行对比；
如果此次最小栅副瓣峰值电平小于上一次最小栅副瓣峰值电平，则用此次最小波束栅副瓣峰值电平对应的遍历阵元替换子阵中的第m个阵元，并将被替换下的阵元放入剩余阵元集合Vr；否则保持第m个阵元不变；
S44、令m＝m+1，判断m≤M是否成立，若是返回步骤S42，否则执行步骤S45；
S45、判断合成波束的栅副瓣峰值电平是否收敛(即判断经过上述S41～S44的迭代步骤之后，优化子阵的合成波的栅副瓣峰值电平不再降低)，若是，则将最后一次迭代得到的子阵阵元集合作为合成指定方向波束的最佳阵元组合，否则返回步骤S41。
图4为随机选择组成子阵的阵元，图5为在
Figure BDA0003063907380000105
指向下图4随机选择子阵的合成波束方向图。图6为在
Figure BDA0003063907380000106
指向下优化选择形成的最佳子阵的阵元，图7为在
Figure BDA0003063907380000107
指向下优化子阵的合成波束方向图。图8为在
Figure BDA0003063907380000108
指向下优化选择形成的最佳子阵的阵元，图9为在
Figure BDA0003063907380000109
指向下优化子阵的合成波束方向图。从图中可以看出，该方法在距离约束下，能够自适应地优化选择激活少量阵元天线形成优化子阵，与随机子阵的合成波束相比，优化子阵的合成波束有较低的栅副瓣及较高的空间分辨率。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、系统参数初始化；具体实现方法为：记网络化雷达阵元节点数量为N，用集合表示为V＝{v1,v2,...,vn....,vN}；用于合成波束的子阵阵元数量为M，用集合表示为
Figure FDA0003868870590000011
对于下标则有km∈[1,N]；信号波长为λ，发射信号为窄带信号
Figure FDA0003868870590000012
波束指向
Figure FDA0003868870590000013
θ0为球极坐标中波束与Z轴正向夹角，
Figure FDA0003868870590000014
为球极坐标中波束与X轴正向夹角；合成波束的子阵中阵元之间的最大间距为ST，布阵区域大小为L×W，阵元分布于xOy平面内；
S2、根据信号发射模型获取子阵合成波束方向图，构造以波束栅副瓣峰值电平为优化目标的优化函数；建立的优化函数为：
Figure FDA0003868870590000015
其中，
Figure FDA0003868870590000016
Figure FDA0003868870590000017
为归一化的方向图，θ和
Figure FDA0003868870590000018
分别表示发射信号的俯仰角和方位角，
Figure FDA0003868870590000019
为子阵集合Vs的阵元位置向量，
Figure FDA00038688705900000110
为波束主瓣指向方向，εθ,
Figure FDA00038688705900000111
分别为：
Figure FDA00038688705900000112
对于θd,θu,
Figure FDA00038688705900000113
的定义如下：
Figure FDA00038688705900000114
θd,θu分别表示指向角度下发射信号俯仰角的下限和上限，
Figure FDA00038688705900000115
分别表示指向角度下发射信号方位角的下限和上限；
S3、在阵元个数和距离的约束下以波束栅副瓣峰值电平为优化目标优化选择阵元以形成初始优化子阵；具体实现方法为：
S31、从网络化雷达所有阵元节点集合V中随机选取一个阵元vn作为合成波束子阵集合Vs中的第一个阵元
Figure FDA00038688705900000116
S32、遍历剩余阵元集合Vr＝V-Vs中的阵元，对每个阵元分别判断其是否符合子阵的距离约束，即：
Figure FDA0003868870590000021
其中，d(·)表示两个阵元之间的实际距离；
将符合距离约束条件的阵元分别代入子阵，并利用函数
Figure FDA0003868870590000022
计算代入阵元时对应子阵的合成波束栅副瓣峰值电平，然后找出其中最小的波束栅副瓣峰值电平及对应的阵元，将最小波束栅副瓣峰值电平对应的阵元作为合成波束的子阵阵元，加入集合Vs；
S33、重复步骤S32的操作，直至集合Vs中的阵元数量为M，此时集合Vs中的阵元即为初始优化子阵的阵元；
S4、从剩余的阵元中遍历选择符合距离约束条件的阵元来逐个调整初始优化子阵的阵元；并对调整后的子阵进行迭代优化，直到合成波束的栅副瓣峰值电平收敛为止，最后一次迭代得到的子阵阵元集合即为合成指定方向波束的最佳阵元组合。
2.根据权利要求1 所述的基于非规则阵元重构的网络化雷达低栅副瓣波束优化方法，其特征在于，所述步骤S4具体实现方法为：
S41、令m＝1；
S42、对初始优化子阵中的第m个阵元
Figure FDA0003868870590000023
进行如下操作：遍历剩余阵元集合Vr＝V-Vs中的每个阵元，对于每个遍历的阵元先判断其是否符合子阵的距离约束，即：
Figure FDA0003868870590000024
vk为子阵中除去
Figure FDA0003868870590000025
的任意阵元；记录Vr中符合距离约束条件的阵元；
S43、利用记录的阵元分别替换Vs中的第m个阵元，然后利用函数
Figure FDA0003868870590000026
计算每次替换后的合成波束栅副瓣峰值电平，然后找出其中最小的波束栅副瓣峰值电平及对应的遍历阵元，并将该最小波束栅副瓣峰值电平与上一次遍历得到的最小栅副瓣峰值电平进行对比；
如果此次最小栅副瓣峰值电平小于上一次最小栅副瓣峰值电平，则用此次最小波束栅副瓣峰值电平对应的遍历阵元替换子阵中的第m个阵元，并将被替换下的阵元放入剩余阵元集合Vr；否则保持第m个阵元不变；
S44、令m＝m+1，判断m≤M是否成立，若是返回步骤S42，否则执行步骤S45；
S45、判断合成波束的栅副瓣峰值电平是否收敛，若是，则将最后一次迭代得到的子阵阵元集合作为合成指定方向波束的最佳阵元组合，否则返回步骤S41。
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