[發(fā)明專利]雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811631462.8
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN109541552B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)志偉;石和平;張麗珠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)(中國(guó)職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)教師進(jìn)修中心)
• 主分類號(hào): G01S7/02
• 分類號(hào): G01S7/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 榮穎佳

1.一種雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取雷達(dá)天線陣列的快拍采樣接收信號(hào)；

根據(jù)所述快拍采樣接收信號(hào)得到所述雷達(dá)天線陣列的采樣協(xié)方差矩陣；

獲取Capon波束形成器的波束形成矢量，所述波束形成矢量包括期望信號(hào)導(dǎo)向矢量；

對(duì)所述采樣協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，得到重構(gòu)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣；

對(duì)所述期望信號(hào)導(dǎo)向矢量進(jìn)行修正，得到修正的期望信號(hào)；

根據(jù)所述重構(gòu)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣和所述修正的期望信號(hào)，得到所述雷達(dá)天線陣列的加權(quán)矢量；

根據(jù)所述加權(quán)矢量和所述快拍采樣接收信號(hào)得到所述雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束；

其中，所述獲取Capon波束形成器的波束形成矢量，包括：

將所述Capon波束形成器表示為求解加權(quán)矢量最小值；

根據(jù)拉格朗日算子，在約束條件下計(jì)算所述加權(quán)矢量最小值，其中，所述約束條件為所述加權(quán)矢量的厄米特Hermitian轉(zhuǎn)置和期望信號(hào)導(dǎo)向矢量的乘積為1；

所述加權(quán)矢量最小值為所述波束形成矢量；

根據(jù)下式計(jì)算所述加權(quán)矢量最小值：

其中，w為所述加權(quán)矢量，R_i+n為干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，即所述采樣協(xié)方差矩陣；

根據(jù)下式計(jì)算所述約束條件：

其中，w為所述加權(quán)矢量，為所述期望信號(hào)導(dǎo)向矢量；

根據(jù)下式計(jì)算所述波束形成矢量：

其中，w_c為所述波束形成矢量，為所述期望信號(hào)導(dǎo)向矢量，R_i+n為干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，(·)^H為厄米特Hermitian轉(zhuǎn)置；

所述對(duì)所述采樣協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，得到重構(gòu)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，包括：

對(duì)所述采樣協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解，得到第一特征值對(duì)角矩陣、第一特征向量矩陣、第二特征值對(duì)角矩陣和第二特征向量矩陣；

根據(jù)噪聲信號(hào)的平均能量，將所述第一特征值對(duì)角矩陣修正為第一特征值對(duì)角矩陣估計(jì)值；

根據(jù)所述第一特征值對(duì)角矩陣估計(jì)值、所述第一特征向量矩陣、所述第二特征值對(duì)角矩陣和所述第二特征向量矩陣，得到所述重構(gòu)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣；

根據(jù)下式對(duì)所述采樣協(xié)方差矩陣進(jìn)行特征值分解：

其中，R_x為所述采樣協(xié)方差矩陣，{λ_i,i＝1,...,N}為所述采樣協(xié)方差矩陣的特征值，并且是按照降序來排列，e_i是特征值λ_i所對(duì)應(yīng)的特征向量，N為陣元數(shù)，Λ_s＝diag{λ₁,λ₂,...,λ_M+1}為第一特征值對(duì)角矩陣，E_s＝[e₁,e₂,...,e_M+1]為第一特征向量矩陣，Λ_n＝diag{λ_M+2,...,λ_N}為第二特征值對(duì)角矩陣，E_n＝[e_M+2,...,e_N]為第二特征向量矩陣，(·)^H為厄米特Hermitian轉(zhuǎn)置；

根據(jù)下式計(jì)算所述第一特征值對(duì)角矩陣估計(jì)值：

其中，為所述第一特征值對(duì)角矩陣估計(jì)值，為所述噪聲信號(hào)的平均能量；

根據(jù)下式計(jì)算所述重構(gòu)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣：

其中，R_re為所述重構(gòu)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，為所述第一特征值對(duì)角矩陣估計(jì)值，E_s為所述第一特征向量矩陣，Λ_n為所述第二特征值對(duì)角矩陣，E_n為所述第二特征向量矩陣，(·)^H為厄米特Hermitian轉(zhuǎn)置；

根據(jù)下式計(jì)算修正的期望信號(hào)：

其中，為修正的期望信號(hào)，Δ＝a(θ₀)-e_t，e_t為期望信號(hào)的估計(jì)導(dǎo)向矢量即所述期望信號(hào)導(dǎo)向矢量，a(θ₀)為期望信號(hào)的假定導(dǎo)向矢量，N為陣元數(shù)。