[發明專利]基于加權K均值聚類的大型相控陣天線子陣劃分方法

在審

• 申請號: 201510329408.8
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104950290A
• 公開（公告）日: 2015-09-30
• 發明（設計）人: 楊小鵬;習文;孫雨澤;曾濤;龍騰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 付雷杰;楊志兵

1.一種基于加權K均值聚類的大型相控陣天線子陣劃分方法，其特征在于,包括如下步驟：

步驟1，建立子陣級單脈沖信號處理模型；

步驟2，根據2范數意義下的權矢量逼近準則，子陣結構劃分優化問題可以描述成如下：

minΣn=1N||wele_refns||2||(wele_refndawele_refns,wele_refndewele_refns)T-Σl=1Lδnl(wsublda,wsublde)T||2=minΣl=1LΣn=1N(δnl||wele_refns||2||hn-cl||2)=minΣl=1LΣn=1N(δnldist(hn,cl))]]>

其中表示第n個陣元的參考和差加權比矢量；表示第l個子陣的加權矢量；δ_nl表示狄利克雷函數，滿足δnl=1,gn=l0,gn≠l;]]>dist(hn,cl)=||wele_refns||2||hn-cl||2]]>表示加權后的矢量h_n到c_l之間的距離；分別表示第n個陣元的參考和波束加權、方位向參考差波束加權和俯仰向參考差波束加權；分別表示第l個子陣的方位向子陣級加權和俯仰向子陣級加權；g_n＝l表示第n個陣元歸屬于第l個子陣；n＝1，2，……，N；l＝1，2，…，L；N為陣元總數；L為子陣數目；||?||²表示2范數；

步驟3，當陣元級加權均勻即時，使用傳統的聚類算法來解決子陣劃分的優化問題，獲得最終的子陣劃分結果；

當陣元級加權不均勻即時，使用加權K均值聚類算法對子陣結構進行優化，具體步驟如下：

步驟3.1，計算參考和差加權比矢量集H＝{h₁,...,h_n,...,h_N}，其中hn=(wele_refndawele_refns,wele_refndewele_refns)T]]>作為待聚類的特征矢量；

步驟3.2，令迭代計數器t＝0；子陣結構的初始劃分為g⁽⁰⁾，g＝{g_n＝l,l＝1,2…,L,n＝1,2,...,N}；子陣結構的初始L個聚類中心為C(0)=(c1(0),...,cl(0),...,cL(0))T]]>其中，上標()內數值為迭代次數；

cl(0)=Σn=1N(δnl(0)||wele_refns||2hn)Σn=1N(δnl(0)||wele_refns||2),l=1,...,L;]]>

步驟3.3，計算每個陣元對應的特征矢量h_n到所有L個聚類中心之間的距離，根據最近鄰準則，第n個陣元的聚類結果為h_n距離所有聚類中心c₁、c₂…c_L中最近的聚類中心所在的類；

步驟3.4，根據步驟3.3中每個陣元的聚類結果重新計算新的聚類中心C(t+1)=(c1(t+1),...,cl(t+1),...,cL(t+1))T:]]>

cl(t+1)=Σn=1N(δnl(t+1)||wele_refns||2hn)Σn=1N(δnl(t+1)||wele_refns||2),l=1,...,L;]]>

步驟3.5，t自加1，重復步驟3.3、步驟3.4直至聚類結果不再改變或迭代次數超過給定的最大迭代次數；

最后一次迭代所得的聚類結果g即為最優的子陣劃分結構；最后一次迭代所得的聚類中心即為最優的子陣級加權。

2.如權利要求1所述的基于加權K均值聚類的大型相控陣天線子陣劃分方法，其特征在于，初始劃分g⁽⁰⁾由錐削函數量化方法得到或采用隨機方法產生。