[發明專利]基于聯合交替優化的降秩波束形成方法

有效

• 申請號: 201410787113.0
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104459627A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 賀順;張釋如;李國民
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G01S7/00
• 分類號: G01S7/00
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 李中群

1.一種基于聯合交替優化的降秩波束形成方法，包括如下步驟：

(1)由陣列天線k時刻接收數據X(k)，計算接收數據的采樣協方差矩陣

(2)利用空間譜重構技術更新先驗協方差矩陣

(3)對采樣協方差矩陣和先驗協方差矩陣進行收縮加權融合處理，得到加權融合后陣列數據的估計協方差矩陣

(4)初始化降維矩陣由估計協方差矩陣根據線性約束均方誤差最小準則，固定降維矩陣計算降維權矢量然后固定權矢量更新降維矩陣令按照這種聯合交替優化方式重復步驟(4)，迭代得到最優降維矩陣和最優降維權矢量

(5)利用最優降維矩陣和最優降維權矢量對k時刻接收數據X(k)完成降秩波束形成。

2.根據權利要求1所述的基于聯合交替優化的降秩波束形成方法，其中步驟(1)所述的接收數據采樣協方差矩陣按如下公式計算：

式中X(k)為k時刻陣列接收數據，其中k＝1,…,L，L為采樣快拍數，上標H表示共軛轉置操作。

3.根據權利要求1所述的基于聯合交替優化的降秩波束形成方法，其特征在于:步驟(2)所述的更新先驗協方差矩陣按如下步驟進行：

3a)由接收數據的采樣協方差矩陣按如下公式計算初始先驗協方差矩陣

其中a(θ)為搜索角θ的導向矢量，

3b)根據矩陣理論，對初始先驗協方差矩陣進行特征值分解：

其中Λ_S和Λ_N分別為的大特征值和小特征值構成的對角矩陣，U_S和U_N分別為大特征值和小特征值所對應特征矢量所構成的子空間。

3c)利用子空間等價理論，按如下公式更新先驗協方差矩陣

式中為估計的噪聲能量，其中trace(·)為矩陣對角元素的和，r_n為噪聲子空間的維數。

4.根據權利要求1所述的基于聯合交替優化的降秩波束形成方法，其中步驟(3)所述的對采樣協方差矩陣和先驗協方差矩陣進行加權融合處理，按如下公式進行：

其中γ為融合系數。

5.根據權利要求1所述的基于聯合交替優化的降秩波束形成方法，其特征在于:步驟(4)所述的交替迭代優化降維矩陣和降維權矢量，按如下步驟進行：

5a)按如下公式得到初始降維矩陣

其中d為降維的維數，M為陣元數，I_d×d為d×d的單位矩陣，0_d×(M-d)為d×(M-d)的全零矩陣，上標T表示轉置操作。

5b)根據線性約束最小均方誤差準則，固定降維矩陣按如下公式計算降維權矢量

其中a(θ₀)為目標信號的導向矢量，θ₀為目標信號的波達角。

5c)根據線性約束最小均方誤差準則，固定降維權矢量按如下公式更新降維矩陣

式中δ_d為正則化因子，I_d×d為d×d的單位矩陣，d為降維維數。

5d)令重復步驟5b)至步驟5c)，聯合交替迭代得到最優降維矩陣和最優降維權矢量

6.根據權利要求1所述的基于聯合交替優化的降秩波束形成方法，其中步驟(5)所述的對陣列接收數據進行降秩波束形成，按如下步驟進行：

6a)對k時刻接收數據X(k)，按如下公式計算降維處理后的陣列數據X_D(k)：

XD(k)=SDHX(k)]]>

6b)按如下公式計算降秩波束形成后陣列輸出信號y(k)：

y(k)=wdHXD(k)]]>

其中上標H表示共軛轉置操作。