(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111350875.0 (22)申请日 2021.11.15 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114065580 A (43)申请公布日 2022.02.18 (73)专利权人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市雁塔区太白南 路2号 (72)发明人 王从思　杨兴　徐鹏颖　王艳　 王文娟　王志海　时海涛　于坤鹏　 郑元鹏　王飞朝　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 姚咏华(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) H01Q 3/30(2006.01) H01Q 23/00(2006.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 108470 096 A,2018.08.31 CN 108090 306 A,2018.0 5.29 刘双荣等.轻薄阵列天线阵面形状调整的作 动器布局优化. 《电子 机械工程》 .2018,(第0 3 期), 审查员 张一良 (54)发明名称 一种基于最小二乘法的有源相控阵天线阵 面重构方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于最小二乘法的有源 相控阵天线阵面重构方法， 包括确定有源相控阵 天线结构参数、 材料属性、 应变传感器和位移预 测点布局； 建立天线阵面的有限元模型； 模拟N种 风速下天线阵面的应变场和位移场； 提取该风速 下的应变传感器和预测点处的模拟值作为对应 位置的测量值； 构建N种风速下的应变矩阵和预 测点对应的位移列向量； 构建应变 ‑位移转换矩 阵； 计算新风速下天线阵面上预测点位置的计算 值； 结合预测点理想位置， 快速重构变形后的天 线形貌。 本发 明通过测量天线阵面少量位置的应 变值， 快速计算出天线 阵面各位置处的位移值， 进而快速重构出变形后天线阵面形貌特征， 重构 精度较高， 为满足天线服役过程中电性能指标要 求提供了保障。 权利要求书2页 说明书8页 附图2页 CN 114065580 B 2022.09.13 CN 114065580 B 1.基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)确定有源相控阵天线阵面的结构参数及材料属性， 应变传感器数目n和位移预测点 数目m及对应的布局方案； (2)根据天线阵面的结构和材 料属性， 建立天线阵面的有限元模型； (3)模拟N种风速下天线阵面的应 变场和位移场； (4)提取N种风速下n个传感器和m个位移预测点的模拟值作为对应位置的测量 值； (5)构建N种风速下应 变矩阵和m个位移预测点对应的位移列向量； (6)使用最小二乘法分别获取应变矩阵与m组位移列向量之间的应变 ‑位移转换列向 量； (7)根据m组位移列向量之间存在的应 变‑位移转换列向量， 构建应 变‑位移转换矩阵； (8)根据应变 ‑位移转换矩阵， 确定新的风速下的天线阵面上m个预测点位置处的位移 计算值； (9)重构天线 整个阵面在风载作用下的位移变化 量。 2.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(1)中， 所述的有源相控阵天线的结构参数为天线阵面形状尺寸； 天线阵面的材料 属性包括泊松比、 弹性模量和密度。 3.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 应变传感器数目n基于天线阵面结构尺 寸选择， 最小 数目应该大于5个， 采用多列非均匀 布置， 按照从左到右、 从上到下的顺序对应 变传感器依次编号 为a、 b、……、 n； 用于测量 位移的预测点数目m的选择应该满足： m≥2n； 预测点以交叉非均匀方式选取在传感器附近位置， 按照从左到右、 从上到下的顺序对 位移预测点依次编号 为1、 2、……、 m。 4.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(3)中， 风速的大小分别选择为1m/s、 2.5m/s、 ……、 (1.5N‑0.5)m/s， 并分别以均匀、 稳定的状态垂直施加于天线阵面上， 用来表示天线阵面受到的第 1种风载状态、 第2种风载 状态、……、 第N种风载状态风速的个数N大于应 变传感器数目n； N≥n。 5.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(4)中， 在第i种风载状态下， 天线阵面 上应变传感器j的应变模拟值表示为 εi j； 天线 阵面上位移预测点j的位移模拟值表示 为 δi j。 6.根据权利要求5所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(5)中， 根据步骤(4)得到的测量值及 对应的符号表示方式， 在N种不同风速下， 天线 阵面上位移预测点j构建的位移列向量表示 为 δj＝[ δ1 j， δ2 j，…， δN j]T； 根据应变传感器数目得到m组位移列向量； 在N种不同风速下， 天线阵面上应变传感器 构建的应 变矩阵ε表示 为： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114065580 B 2式中， 为应变矩阵ε 中的向量。 7.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(6)中， 获取应变矩阵与m组位移列向量之间的应变 ‑位移转换列向量， 按如下过程 进行： (6a)构建每一个预测点测量值对应的位移列向量和应变矩阵之间的应变 ‑位移公式， 位移预测点j处构建的应 变‑位移公式表示 为： δj＝ ε×Bj       (2) 其中， Bj为位移预测点j对应的应变 ‑位移转换列向量， ε为天线阵面上应变传感器构建 的应变矩阵； (6b)基于最小二乘法， 求取每一个预测点测量值对应的应变 ‑位移转换列向量的最优 解， 其中位移预测点j处的应 变‑位移转换列向量Bj表示为： Bj＝( εTε )‑1εTδj         (3)。 8.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(7)中， 根据每一个预测点对应的应变 ‑位移转换列向量， 构建所有 预测点和应变传 感器测量 值之间的应 变‑位移转换矩阵， 表示 为： B＝[B1,B2,…,Bm]      (4)。 9.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(8)确定新的风速下的天线阵面上m个预测点位置处的位移计算值， 按如下过程进 行： (8a)根据步骤(3)， 模拟新的风载状态下天线阵面的位移场， 提取n个应变传感器的测 量值， 组成应 变行向量 ε ’＝{ εa， εb，…， εn}； (8b)根据 步骤(7)计算的应变 ‑位移转换矩阵和步骤(8a)计算的应变传感器的测量值， 计算新的风载状态下， 所有预测点 位置处的位移计算 值组成的行向量 δ ’， 表示为： δ'＝ ε'×B      (5) 式中， B为所有预测点和应 变传感器测量 值之间的应 变‑位移转换矩阵。 10.根据权利要求1所述的基于最小二乘法的有源相控阵天线阵面重构方法， 其特征在 于， 步骤(9)中， 根据步骤(8)得到预测点位置处的位移计算值， 利用MATLAB中的griddata插 值函数进行插值计算， 得到天线阵面在风载 下的位移变化 量。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114065580 B 3