一种优化雷达隐身材料覆膜配比算法

    专利查询2026-05-02  6


    本发明涉及雷达隐身材料,具体为一种优化雷达隐身材料覆膜配比算法。


    背景技术:

    1、近年来,信息逐渐成为现代战争的关键,基于信息网络的体系化作战模式正呈现蓬勃发展之势。卫星可以分为侦察卫星、通信卫星、导航卫星等种类,它们是利用各种遥感器或无线电接收机等侦察设备获取情报的“天眼”,具有侦察范围广、侦察效率高、工作时间长、不受国界和地理条件限制等优点,可获得其他侦察手段难以获得的情报,是现代作战中信息指挥系统和装备系统的重要组成部分,也是国际军备核查、监视军事行动的重要手段。于军事战略而言,制天权已成为国家军事战略的重要组成部分,因此作为“天眼”的卫星系统的安全显得尤为重要。

    2、美国自上世纪六十年代便开启了关于隐身卫星的“朦胧计划”,相比之下,我国的隐身卫星研究则起步较晚,与之有着较大的差距,因此迫切需要开展隐身卫星的研究。


    技术实现思路

    1、本发明针对现有技术的上述问题,提供一种优化雷达隐身材料覆膜配比算法,对于遗传算法进行优化,提出更佳的雷达隐身材料覆膜配比算法,并适用于多层复合吸波材料的组合方案计算。

    2、本发明所采用的技术方案如下:

    3、一种优化雷达隐身材料覆膜配比算法,包括以下步骤:

    4、s1、多层复合吸波材料层数为n,对第n层吸波材料的种类和厚度编码,将吸波材料的种类和厚度设定为种群的个体的约束条件,其基因代表着需要优化的变量;

    5、s2、进行种群初始化;

    6、s3、更改并计算适应度函数f;

    7、s4、对随机生成的种群进行解码,对解码后的各层材料的总厚度进行判定满足输出最优解,不满足则淘汰该个体并进行步骤s5的操作,直至满足厚度约束;

    8、s5、当个体表现型被编码为基因型后,借助矩阵运算进行复制操作、交叉操作和变异操作生成新种群,并重复步骤s3-s4;

    9、s6、将个体的基因型通过特定的编码方式对应得到表现型,得到最优解。

    10、优选的,步骤s1中设定吸波材料的种类数量为m,其种类编码的二进制字符串的长度为a,满足2a-1<m≤2a,且设置约束保障相邻的两层材料种类不同。

    11、优选的,步骤s1中dmax表示各层吸波材料的厚度范围,其厚度对应的字符串的长度为b,满足2b-1<dmax≤2b。

    12、优选的,步骤s1中第n层吸波材料的种类和厚度编码分别用an和bn表示,第n层的吸波材料映射为0和1组成的anbn形式的二进制字符串,并作为一个染色体个体。

    13、优选的,步骤s1中复合涂层方案则映射为a1b1a2b2………anbn的编码形式,且复合涂层方案与二进制字符串染色体相互映射。

    14、优选的,步骤s2中将随机函数随机生成相应长度的二进制字符串作为染色体,将染色体的基因型解码映射为表现型,对材料种类、各层厚度等变量进行约束判定,若符合约束,则作为正常染色体留下,若不符合,则淘汰该染色体并生成新的染色体,直至符合约束。

    15、优选的,步骤s2中将符合条件的表征吸波材料的种类和厚度的二进制编码作为元素存入矩阵,矩阵则作为初始种群,矩阵的每一个行向量作为一个染色体。

    16、优选的,步骤s3的适应度函数求取反射率最小值。

    17、优选的,步骤s3中设定反射率为r,且用适用度函数f=-r衡量每个染色体个体的适应度,其反射衰减rl和反射系数r分别为:rl=20lg|r|,zinn表示第n层复合吸波材料的输入阻抗,z0表示空气阻抗为常数。

    18、优选的,步骤s5中复制操作采用轮盘赌与直接保留部分优秀个体进入下一代相结合的方式;交叉操作采用多点交叉的方式;变异操作采用多点变异方式。

    19、本发明具有如下特点和优势:

    20、隐身材料复合涂层的吸波性能取决于各层材料的电磁参数和厚度,本发明基于遗传算法对复合涂层的电磁参数和厚度进行方案优化,实现了对涂层的厚度约束和吸波材料选取,提高了收敛速度和优化效果,得到最终优化的材料覆膜配比,适用于多层复合吸波材料的组合方案计算。



    技术特征:

    1.一种优化雷达隐身材料覆膜配比算法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中设定吸波材料的种类数量为m,其种类编码的二进制字符串的长度为a,满足2a-1<m≤2a,且设置约束保障相邻的两层材料种类不同。

    3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中dmax表示各层吸波材料的厚度范围,其厚度对应的字符串的长度为b,满足2b-1<dmax≤2b。

    4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中第n层吸波材料的种类和厚度编码分别用an和bn表示,第n层的吸波材料映射为0和1组成的anbn形式的二进制字符串,并作为一个染色体个体。

    5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s1中复合涂层方案则映射为a1b1a2b2………anbn的编码形式,且复合涂层方案与二进制字符串染色体相互映射。

    6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s2中将随机函数随机生成相应长度的二进制字符串作为染色体,将染色体的基因型解码映射为表现型,对材料种类、各层厚度等变量进行约束判定,若符合约束,则作为正常染色体留下,若不符合,则淘汰该染色体并生成新的染色体,直至符合约束。

    7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s2中将符合条件的表征吸波材料的种类和厚度的二进制编码作为元素存入矩阵,矩阵则作为初始种群,矩阵的每一个行向量作为一个染色体。

    8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s3的适应度函数求取反射率最小值。

    9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s3中设定反射率为r,且用适用度函数f=-r衡量每个染色体个体的适应度,其反射衰减rl和反射系数r分别为:el=20lg|r|,式中zinn表示第n层复合吸波材料的输入阻抗,z0表示空气阻抗为常数。

    10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤s5中复制操作采用轮盘赌与直接保留部分优秀个体进入下一代相结合的方式;交叉操作采用多点交叉的方式;变异操作采用多点变异方式。


    技术总结
    本发明涉及雷达隐身材料技术领域,具体公开了一种优化雷达隐身材料覆膜配比算法。所述方法包括以下步骤:S1、对第n层吸波材料的种类和厚度编码;S2、进行种群初始化;S3、更改并计算适应度函数F;S4、对随机生成的种群进行解码,对解码后的各层材料的总厚度进行判定,满足输出最优解,否则淘汰该个体并进行步骤S5的操作,直至满足厚度约束;S5、当个体表现型被编码为基因型后,借助矩阵运算进行复制操作、交叉操作和变异操作生成新种群,并重复步骤S3‑S4;S6、将个体的基因型通过特定的编码方式对应得到表现型,得到最优解。本发明提高了材料覆膜配比的收敛速度和优化效果,适用于多层复合吸波材料的组合方案计算。

    技术研发人员:齐乃明,晏卓雯,霍明英,刘延芳,陈磊
    受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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