[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?zhí)枺?/td>: 201811631462.8
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109541552B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)志偉;石和平;張麗珠
• 申請（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)(中國職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)教師進(jìn)修中心)
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: 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

本發(fā)明提供了雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成方法和系統(tǒng)，包括：獲取雷達(dá)天線陣列的快拍采樣接收信號；根據(jù)快拍采樣接收信號得到雷達(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，波束形成矢量包括期望信號導(dǎo)向矢量；對采樣協(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；對期望信號導(dǎo)向矢量進(jìn)行修正，得到修正的期望信號；根據(jù)重構(gòu)的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣和修正的期望信號，得到雷達(dá)天線陣列的加權(quán)矢量；根據(jù)加權(quán)矢量和快拍采樣接收信號得到雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束，該算法簡捷，可以提高雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成的抗干擾能力和穩(wěn)健性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

波束形成是陣列信號處理領(lǐng)域的一個重要的研究內(nèi)容，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲吶、無線通信、語音信號處理、醫(yī)療成像、地震學(xué)等領(lǐng)域。近年來隨著5G通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，作為其中的一項關(guān)鍵技術(shù)，陣列天線波束形成，尤其是針對大規(guī)模陣列天線的波束形成研究成為了一大熱點。在眾多自適應(yīng)波束形成的算法中，Capon波束形成算法由于具有性能良好、表達(dá)形式靈活的優(yōu)點因而備受研究者青睞。但是該算法只有在特定的情形下才具有良好的性能，即該算法需要對陣型、信號模型等作出一些假設(shè)，當(dāng)假定的條件不滿足時，其性能將會嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成方法和系統(tǒng)，該算法簡捷，可以提高雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成的抗干擾能力和穩(wěn)健性。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束形成方法，所述方法包括：

獲取雷達(dá)天線陣列的快拍采樣接收信號；

根據(jù)所述快拍采樣接收信號得到所述雷達(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導(dǎo)向矢量；

對所述采樣協(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；

對所述期望信號導(dǎo)向矢量進(jìn)行修正，得到修正的期望信號；

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，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得到所述雷達(dá)天線陣列的自適應(yīng)波束。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述獲取雷達(dá)天線陣列的快拍采樣接收信號，包括：

獲取雷達(dá)天線陣列的期望信號、干擾信號和噪聲信號；

根據(jù)所述期望信號、所述干擾信號和所述噪聲信號，構(gòu)建所述快拍采樣接收信號。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實施方式，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述根據(jù)所述期望信號、所述干擾信號和所述噪聲信號，構(gòu)建所述快拍采樣接收信號，包括：

根據(jù)下式計算所述快拍采樣接收信號：

x(k)＝s(k)+i(k)+n(k)

其中，x(k)為所述快拍采樣接收信號，s(k)為所述期望信號，i(k)為所述干擾信號，n(k)為所述噪聲信號，k為采樣快拍數(shù)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，所述對所述采樣協(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，得到第一特征值對角矩陣、第一特征向量矩陣、第二特征值對角矩陣和第二特征向量矩陣；

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