[发明专利]基于加权K均值聚类的大型相控阵天线子阵划分方法

说明书

技术领域

本发明涉及大型相控阵雷达技术领域，具体涉及一种基于加权K均值聚类的大型相控阵天线子阵划分方法。

背景技术

在大型相控阵雷达阵列天线中，一般有几百乃至几万个天线单元，如果要实现全自适应数字波束形成，需要对每个阵元的接收信号进行单独处理，这样一来系统会变得非常复杂，硬件成本很高。并且自适应算法的维数和复杂度非常大，难以满足实时性要求。针对这种情况，往往需要对大型阵列进行子阵划分。子阵划分是将所有阵元组合成若干个小规模子阵，然后在子阵级上完成部分自适应处理，从而减少接收所需通道数和自适应算法维数，降低硬件成本和实现难度，加快算法收敛速度。子阵划分结构的好坏直接影响波束形成、自适应抗干扰等信号处理的性能，在一定条件下(如阵元数目、阵元排列、子阵个数和性能指标给定)，如何寻找到一种最优的子阵划分方案来提升信号的处理性能是亟待解决的问题。

在单脉冲应用背景下，子阵划分的目的是为了综合出性能最优的和差波束，从而提高测角的精度。单脉冲处理的基本框架是在阵元级上形成最优的和波束，在子阵级上形成次优的差波束来逼近阵元级的参考差波束，因此需要对子阵结构和子阵加权进行优化来提高差波束性能。在权矢量逼近准则下，子阵结构的优化可以转化为参考和差加权比的聚类问题。当阵元级加权均匀时(全为1)，权矢量逼近误差等于欧氏距离测度下的聚类误差，使用传统聚类算法可以得到最小的逼近误差。当阵元级加权不均匀时(如进行低副瓣泰勒加权)，权矢量逼近误差不再等于聚类误差，使用传统聚类算法并不能使逼近误差完全最小化，影响了差波束的方向图性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于加权K均值聚类的大型相控阵天线子阵划分方法，能够在阵元级加权不均匀情况下，获得更小的权矢量逼近误差，从而能够综合出性能更好的静态差波束。

本发明的基于加权K均值聚类的大型相控阵天线子阵划分方法，包括如下步骤：

步骤1，建立子阵级单脉冲信号处理模型；

步骤2，根据2范数意义下的权矢量逼近准则，子阵结构划分优化问题可以描述成如下：

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))]]>