[發明專利]基于二階錐規劃的寬帶發射數字波束形成干擾設計方法

有效

• 申請號: 201810379630.2
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108828536B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 湯建龍;張鴻偉;斯海飛;安坤
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/38
• 分類號: G01S7/38
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種基于二階錐規劃的寬帶發射數字波束形成干擾設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，確定均勻線陣和寬帶數字信號，所述均勻線陣包括M個陣元，每個陣元分別對應一個陣元通道，對所述寬帶數字信號進行分路，得到M路寬帶數字信號；

然后基于二階錐規劃的算法計算得到每個陣元通道對應的FIR濾波器沖激響應，記為M個FIR濾波器沖激響應；M為大于1的正整數；M路寬帶數字信號與M個FIR濾波器沖激響應一一對應；

所述M個FIR濾波器沖激響應，其得到過程為：

1.1確定寬帶數字信號，所述寬帶數字信號為均勻線陣發射的數字信號中數字信號帶寬與經過上變頻處理后的數字信號中心頻率之間的比值在7％-15％之間的數字信號；

所述寬帶數字信號發射到空中的表現形式為波束，將波束主瓣指向與M個陣元連線之間的夾角，記為期望形成波束主瓣指向φ_d；

1.2令h表示M個FIR濾波器沖激響應，得到基于線性約束最小功率準則準則的波束形成優化問題為：

其中，subject to表示約束條件，C為約束矩陣，f為約束值矢量，C^T＝A_d，f＝b_d，令ω_i表示第i個頻率柵格點的角頻率，i＝1,2,…,N_f，N_f表示將寬帶數字信號的角頻率范圍離散化后的頻率柵格點總個數，L表示每個陣元通道對應的FIR濾波器沖激響應包括的FIR濾波器系數總個數，L≥1；Re表示取實部操作，Im表示取虛部操作；I表示M×M維單位矩陣，R_xx表示ML×ML維矩陣，φ_d表示第d個期望形成零點方向，在均勻線陣中，φ_q表示第q個期望形成零點方向，q＝1,…,Q，Q表示期望形成零點方向總個數，Q≥1，m＝1,...,M，c表示光速，表示陣元間距，ω_l表示寬帶數字信號的角頻率最小值，ω_u表示寬帶數字信號的角頻率最大值，e(e^jω)＝[1,e^-jω,e^-j2ω,…,e^-j(L-1)ω]^T，S_xx(ω)＝E{x(e^jω)x^H(e^jω)}，上標T表示轉置，x(e^jω)＝[X₁(e^jω),...,X_m(e^jω),...,X_M(e^jω)]^T，ω表示角頻率變量，ω∈[ω_l,ω_u]，E表示求期望，n-k＝0,1,2,…,Γ-1，s[n]表示將寬帶數字信號分路為M路后每路寬帶數字信號中的第n個元素值，s[n-k]表示對s[n]延遲長度k后的元素值，n＝0,1,…,Γ-1，Γ表示將寬帶數字信號分路為M路后每路寬帶數字信號包括的元素值總個數，k＝0,1,…,L-1，m＝1,...,M，c表示光速，表示陣元間距，上標H表示共軛轉置，e(e^jω)＝[1,e^-jω,e^-j2ω,…,e^-j(L-1)ω]^T，上標*表示共軛，表示張量積；

1.3引入輔助變量η，其中η為未知變量；然后根據所述基于線性約束最小功率準則準則的波束形成優化問題和二階錐規劃的算法得到二階錐形式問題：

其中，subject to表示約束條件，V表示對ML×ML維矩陣R_xx進行Cholesky分解后的上三角矩陣，SLR表示波束旁瓣區域，ξ＝1,2,…,N_φs，φ_ξ表示第ξ個方位角柵格方向，表示波束旁瓣區域內包括的方位角柵格總個數，∈表示屬于，||·||表示歐幾里得范數；表示N_f×ML維矩陣，令表示第ξ個方位角柵格、第i個頻率柵格點對應的導向矢量，φ_ξ表示第ξ個方位角柵格方向，表示波束旁瓣區域內包括的方位角柵格總個數；

求解上述二階錐形式問題，得到M個FIR濾波器沖激響應h，M個FIR濾波器沖激響應h是ML×1維向量，h＝[h₁,...,h_m,...,h_M]^T，h_m表示第m個陣元通道對應的FIR濾波器沖激響應，m＝1,2,…,M，M表示均勻線陣包括的陣元總個數；

步驟2，將每路寬帶數字信號分別經過對應的FIR濾波器沖激響應進行FIR濾波后，得到M路經過FIR濾波后的寬帶數字信號；

步驟3，對每路經過FIR濾波后的寬帶數字信號分別進行數/模轉換、上變頻處理、射頻濾波處理和放大處理后，得到M路經過幅相處理后的寬帶信號；M路經過幅相處理后的寬帶信號與M個陣元一一對應；

步驟4，將每路經過幅相處理后的寬帶信號分別通過對應陣元發射到空中，然后利用波束形成技術得到寬帶干擾波束，所述寬帶干擾波束為基于二階錐規劃的寬帶發射數字波束形成干擾設計結果。