[发明专利]一种基于子空间聚类的双基地MIMO雷达阵列诊断方法

说明书

本发明公开了一种基于子空间聚类的双基地MIMO雷达阵列诊断方法，首先，对虚拟阵列协方差矩阵进行特征值分解获得信号子空间，根据信号子空间中各数据点的分布特征，采用密度峰值聚类算法获取信号子空间中各个数据点的密度分布与距离特性；其次，通过计算各数据点的簇中心权值选取聚类中心，将信号子空间中各数据点无监督地划分为不同簇类，并确定异常簇类；最后，根据异常簇类中的数据点确定发射阵列与接收阵列中故障阵元的位置。采用本发明方法能同时诊断发射阵列与接收阵列中的故障阵元、且无需额外测试阵元或参考数据。

技术领域

本发明属于雷达故障阵元诊断领域，具体涉及一种基于子空间聚类的双基地MIMO雷达阵列诊断方法。

背景技术

多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)雷达作为一种新体制雷达，因具有波形分集、空间分集等诸多技术而极大提升了目标检测、参数估计等性能，获得了广大学者的研究与关注。根据收发阵列配置方式的不同，MIMO雷达可分为统计MIMO雷达和单(双)基地MIMO雷达。其中单(双)基地MIMO雷达的各收发阵元间隔较小，发射阵列各通道发射相互正交的编码波形，在接收端通过匹配滤波技术形成大量虚拟阵元，增大了系统自由度，提高了目标参数估计能力。

在实际应用中，MIMO雷达的收发阵列常由多个收发阵元组成，受元器件寿命的限制，以及振动、高温、腐蚀等恶劣环境的影响，收发阵列在长期运行后会出现故障阵元。发射阵列中的故障阵元无法正常向空间辐射电磁波信号，降低了雷达发射功率，使雷达作用距离缩短；接收阵列中的故障阵元不能接收有用信号，造成接收端数据缺失，降低了目标参数估计性能。现有的雷达阵列检测方法均需借助额外测试阵元或测试电路且运算量较大，无法在短时间内完成MIMO雷达收发阵列中故障阵元诊断，因此不适用于战场、星载雷达等复杂场合。为提高双基地MIMO雷达的阵列诊断能力，研究一种无需利用额外测试阵元或理想接收数据作为参考，且能同时对发射阵列与接收阵列中故障阵元的位置进行快速诊断的方法是非常有必要的。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种基于子空间聚类的双基地MIMO雷达阵列诊断方法，能同时诊断发射阵列与接收阵列中的故障阵元、且无需额外测试阵元或理想接收数据作为参考。

技术方案：本发明所述的一种基于子空间聚类的双基地MIMO雷达阵列诊断方法，包括以下步骤：

(1)对存在故障阵元的双基地MIMO雷达接收信号进行匹配滤波，得到虚拟阵列的输出信号并计算虚拟阵列输出信号的协方差矩阵对协方差矩阵进行特征值分解获得信号子空间

(2)根据信号子空间中各数据点的分布特征，采用密度峰值聚类算法获取信号子空间中各个数据点的密度分布与距离特性；

(3)通过计算各数据点的簇中心权值选取聚类中心，将信号子空间中各数据点无监督地划分为不同簇类；

(4)根据聚类结果确定异常簇类，并根据发射阵列与接收阵列中故障阵元与异常数据点的位置关系确定发射阵列与接收阵列中的故障阵元的位置。

进一步的，所述步骤(1)具体包括如下内容：