[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

技術領域

本發明涉及大型相控陣雷達技術領域，具體涉及一種基于加權K均值聚類的大型相控陣天線子陣劃分方法。

背景技術

在大型相控陣雷達陣列天線中，一般有幾百乃至幾萬個天線單元，如果要實現全自適應數字波束形成，需要對每個陣元的接收信號進行單獨處理，這樣一來系統會變得非常復雜，硬件成本很高。并且自適應算法的維數和復雜度非常大，難以滿足實時性要求。針對這種情況，往往需要對大型陣列進行子陣劃分。子陣劃分是將所有陣元組合成若干個小規模子陣，然后在子陣級上完成部分自適應處理，從而減少接收所需通道數和自適應算法維數，降低硬件成本和實現難度，加快算法收斂速度。子陣劃分結構的好壞直接影響波束形成、自適應抗干擾等信號處理的性能，在一定條件下(如陣元數目、陣元排列、子陣個數和性能指標給定)，如何尋找到一種最優的子陣劃分方案來提升信號的處理性能是亟待解決的問題。

在單脈沖應用背景下，子陣劃分的目的是為了綜合出性能最優的和差波束，從而提高測角的精度。單脈沖處理的基本框架是在陣元級上形成最優的和波束，在子陣級上形成次優的差波束來逼近陣元級的參考差波束，因此需要對子陣結構和子陣加權進行優化來提高差波束性能。在權矢量逼近準則下，子陣結構的優化可以轉化為參考和差加權比的聚類問題。當陣元級加權均勻時(全為1)，權矢量逼近誤差等于歐氏距離測度下的聚類誤差，使用傳統聚類算法可以得到最小的逼近誤差。當陣元級加權不均勻時(如進行低副瓣泰勒加權)，權矢量逼近誤差不再等于聚類誤差，使用傳統聚類算法并不能使逼近誤差完全最小化，影響了差波束的方向圖性能。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于加權K均值聚類的大型相控陣天線子陣劃分方法，能夠在陣元級加權不均勻情況下，獲得更小的權矢量逼近誤差，從而能夠綜合出性能更好的靜態差波束。

本發明的基于加權K均值聚類的大型相控陣天線子陣劃分方法，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：

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