[發明專利]沖擊噪聲下基于張量分解和K-means聚類的MIMO雷達陣列診斷方法

有效

• 申請號: 202110339194.8
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113064126B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 陳金立;王亞鵬;陳宣;李家強
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種沖擊噪聲下基于張量分解和K-means聚類的MIMO雷達陣列診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據MIMO雷達接收陣列在第k個脈沖周期的輸出信號矩陣獲得在第n個接收陣元回波信號中分離出第m個發射通道信號時所使用的匹配濾波器系數矢量W_m,n,k；

(2)利用所設計的匹配濾波器系數矢量W_m,n,k對MIMO雷達接收陣列的輸出信號進行匹配濾波處理，得到虛擬陣列輸出y_k，計算出虛擬陣列協方差矩陣R；

(3)根據虛擬陣列輸出數據的多維特性，由虛擬陣列協方差矩陣R構建三階協方差張量

(4)利用COMFAC算法快速分解三階協方差張量得到發射陣列和接收陣列流形矩陣的估計值

(5)采用K-means聚類方法計算收發陣列流形矩陣估計值的聚類中心；

(6)計算用于診斷發射陣列和接收陣列中故障陣元的閾值；

(7)由發射陣列和接收陣列的流形矩陣估計值和獲得矢量ω_t和ω_r，對ω_t和ω_r中每個元素分別關于閾值T_t和T_r進行門限檢測，獲得發射陣列和接收陣列故障陣元的位置。

2.根據權利要求1所述的沖擊噪聲下基于張量分解和K-means聚類的MIMO雷達陣列診斷方法，其特征在于，步驟(1)所述的匹配濾波器系數矢量W_m,n,k為：

式中，表示Hadamard乘積；為第n(n＝1,2,…,N)個接收陣元在第k個脈沖周期內的接收信號，即矩陣的第n行元素，其中N為接收陣元數；其中，σ＞0為高斯核寬度；med(·)表示取中值；為第m(m＝1,2,…,M)個發射陣元的發射信號矢量,M為發射陣元數，P為每個脈沖周期內的采樣個數，(·)^T表示轉置。

3.根據權利要求1所述的沖擊噪聲下基于張量分解和K-means聚類的MIMO雷達陣列診斷方法，其特征在于，所述步驟(2)通過以下公式實現：

式中，P為每個脈沖周期內的采樣個數，y_k為將所有接收陣元的第k個脈沖周期內回波經匹配濾波后的輸出y_m,n,k(m＝1,2,…,M；n＝1,2,…,N)按順序排成維度為MN×1的輸出向量，即等效為MN個虛擬陣元的輸出；⊙表示Khatri-Rao積；和為存在故障陣元時的發射陣列和接收陣列流形矩陣；g_k為大小為MN×1的沖擊噪聲經匹配濾波后的輸出向量；β_l為第l個目標的反射系數，f_dl表示第l個目標的多普勒頻率，f_s為脈沖重復頻率；L為目標個數；K為脈沖重復周期數；(·)^H表示復共軛轉置運算。

4.根據權利要求1所述的沖擊噪聲下基于張量分解和K-means聚類的MIMO雷達陣列診斷方法，其特征在于，步驟(3)所述協方差矩陣R的三階協方差張量為：

式中，為L×L×L單位張量，即第(l,l，l)個(l＝1,2,…,L)個元素為1，其余均為零；×_n為模-n張量與矩陣乘積；其中，為對角矩陣；(·)^*表示復共軛；為三階形式的噪聲張量。