[發明專利]共形天線陣動態子陣劃分方法及波達方向估計方法

有效

• 申請號: 201410008145.6
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN103731189B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 謝躍雷;湯金燕;歐陽繕;彭誠誠;劉慶華;晉良念;陳紫強;李民政;蔣俊正
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;G01S3/14
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

1.共形天線陣動態子陣劃分方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟1，根據共形天線載體的形狀特點和工程應用要求，將該共形天線載體所覆蓋的目標空域分為k塊聚類區；

步驟2，選擇每塊聚類區的共形載體表面中心作為該塊聚類區的初始聚類中心；

步驟3，檢測共形天線載體是否發轉動，若轉動，則根據共形天線載體的轉動情況對共形天線載體表面上的所有陣元進行實時定位；若不轉動，繼續用前面時刻的子陣劃分狀態；

步驟4，計算每個陣元到各個虛擬聚類中心的距離，并把陣元分配到距離最近的虛擬聚類中心所代表的子陣聚類中；

步驟5，所有陣元分配完成后，將每個子陣聚類中的所有陣元的坐標之和除以陣元數以獲得每個子陣聚類的幾何聚類中心；

步驟6，計算每個陣元到各個幾何聚類中心的距離，并把陣元分配到距離最近的幾何聚類中心所代表的子陣聚類中；

步驟7，重新劃分之后，若步驟6所得子陣聚類劃分結果的標準測度函數未收斂，則需要返回步驟2重新選定另一點作為該塊聚類區的新的虛擬聚類中心，并重新進行子陣聚類劃分，直到標準測度函數收斂為止；若步驟6所得子陣聚類劃分結果的標準測度函數開始收斂，則輸出步驟6所得子陣聚類劃分結果；上式中，p代表天線載體上任意一陣元對象的坐標；m_i表示第i個聚類中心坐標。

2.根據權利要求1所述的共形天線陣動態子陣劃分方法，其特征是，在步驟4和6中，若某一陣元與2個或2個以上的聚類中心的距離相等，則把這個陣元同時分配到這些2個或2個以上的聚類中心所代表的聚類中。

3.共形天線陣波達方向估計方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟1，根據共形天線載體的形狀特點和工程應用要求，將該共形天線載體所覆蓋的目標空域分為k塊聚類區；

步驟2，選擇每塊聚類區的共形載體表面中心作為該塊聚類區的初始聚類中心；

步驟3，檢測共形天線載體是否發轉動，若轉動，則根據共形天線載體的轉動情況對共形天線載體表面上的所有陣元進行實時定位；若不轉動，繼續用前面時刻的子陣劃分狀態；

步驟4，計算每個陣元到各個虛擬聚類中心的距離，并把陣元分配到距離最近的虛擬聚類中心所代表的子陣聚類中；

步驟5，所有陣元分配完成后，將每個子陣聚類中的所有陣元的坐標之和除以陣元數以獲得每個子陣聚類的幾何聚類中心；

步驟6，計算每個陣元到各個幾何聚類中心的距離，并把陣元分配到距離最近的幾何聚類中心所代表的子陣聚類中；

步驟7，重新劃分之后，若步驟6所得子陣聚類劃分結果的標準測度函數未收斂，則需要返回步驟2重新選定另一點作為該塊聚類區的新的虛擬聚類中心，并重新進行子陣聚類劃分，直到標準測度函數收斂為止；若步驟6所得子陣聚類劃分結果的標準測度函數開始收斂，則輸出步驟6所得子陣聚類劃分結果；上式中，p代表天線載體上任意一陣元對象的坐標；m_i表示第i個聚類中心坐標；

步驟8，分別在每個子陣聚類上進行波達方向估計。

4.根據權利要求3所述的共形天線陣波達方向估計方法，其特征是，上述步驟8具體為：

步驟8.1，在同一個坐標系中依據建立各子陣聚類的接收數據模型；上式中，X代表共形陣列天線的接收數據矢量，S代表信號矢量，N代表噪聲矢量，代表陣列導向矢量矩陣，由構成，表示第i個信號從方向入射至共形陣列的導向矢量，分別為第i個入射信號的方位角和俯仰角，K為入射信源個數，

步驟8.2，從子陣接收數據模型的協方差矩陣中提取出信號子空間U_S和噪聲子空間U_N；上式中，R代表子陣接收數據矢量的協方差矩陣，X_n代表第n次快拍的接收數據，L代表快拍數，上標H代表共軛轉置；

步驟8.3，使變化，根據高分辨率波達方向估計算法即MUSIC算法的譜估計公式進行譜峰搜索，通過尋求譜估計公式的峰值完成第k個子陣的波達方向估計，其峰值對應的角度即為信源的入射方向；上式中，表示共形天線覆蓋領域內各方向的空間譜，表示任意一方向的共形陣導向矢量，U_N是由從子陣接收數據矢量協方差矩陣R中提取出來的噪聲子空間，上標H代表共軛轉置。

5.根據權利要求3所述的共形天線陣波達方向估計方法，其特征是，在步驟4和6中，若某一陣元與2個或2個以上的聚類中心的距離相等，則把這個陣元同時分配到這些2個或2個以上的聚類中心所代表的聚類中。