[發(fā)明專利]一種基于張量的極化-空域波束形成抗干擾方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910185308.0
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109802717A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王伶;黃朋飛;謝堅;陶明亮;張兆林;汪躍先;粟嘉;韓闖;劉龍;宮延云;楊欣;邢自健
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: H04B7/08
• 分類號: H04B7/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

本發(fā)明提供了一種基于張量的極化?空域波束形成抗干擾方法，張量模型能夠更加直觀的表征極化敏感陣列的極化域和空域信息，將極化?空域模型轉(zhuǎn)化為低階模型，運用張量的定義分別得到空域和極化域的展開矩陣，進一步得到了空域和極化域的張量權(quán)值表示形式。本發(fā)明克服了四元數(shù)形式算法的不可交換性，提高了算法的抗干擾性能使得新發(fā)明的應用前景更廣泛，張量形式的方法處理能夠有效的降低算法的運算量使得方法的實時性得到了提高，張量方法能夠更加直觀的表征極化敏感陣列的極化域和空域信息，使得系統(tǒng)的穩(wěn)健性和抗干擾性能得到了提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種波束形成抗干擾方法，屬與自適應陣列信號處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自適應陣列信號處理技術(shù)的信號采集是由不同形式的空間陣列得到的，對空間中信號的有效獲取是進行后續(xù)信號處理的關(guān)鍵步驟，自適應陣列信號處理是通過波束形成的方式完成的，因此不同的波束形成算法會導致抗干擾性能出現(xiàn)較大的差異。該技術(shù)的自適應性表明了它能夠不關(guān)注干擾的來向等信息，卻能將干擾自適應地抑制掉。這種技術(shù)廣泛的運用于雷達、通信、導航等眾多軍事及國民經(jīng)濟領(lǐng)域，對國家經(jīng)濟和軍事的發(fā)展具有非常重大的作用。

對于極化敏感陣列來說，傳統(tǒng)的長矢量形式波束形成方法通常是在復數(shù)域進行處理，并沒有表示出這些分量之間的正交關(guān)系，它只是將陣元輸出信號簡單的進行排列從而得到了一種長矢量的輸出形式，這會在一定程度上造成算法性能的損失，四元數(shù)形式的算法雖然保證了輸出信號間的正交特性，但是四元代數(shù)的方法存在不完備性，使得四元數(shù)形式方法的靈活性受到了限制，此外，在陣元數(shù)量較多時上述算法的計算量和復雜度將會大大增加。

由于空間陣列接收信號的多維度特性，多維信號處理已經(jīng)逐漸的在信號處理中推廣開來，尤其是應用在極化敏感陣列中。近些年，得益于張量固有的多維特性，用張量來進行多維信號的處理受到了廣泛的關(guān)注。由矢量傳感器接收到的信號，其極化域和空域的信息能夠通過張量代數(shù)模型更加直觀的表示處理，更容易進行矩陣運算，能夠很好的進行干擾的抑制并且減少運算的復雜度，因此張量理論在極化敏感陣列波束形成技術(shù)領(lǐng)域?qū)袕V闊的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于張量的極化敏感陣列波束形成抗干擾方法，張量模型能夠更加直觀的表征極化敏感陣列的極化域和空域信息，將極化-空域模型轉(zhuǎn)化為低階模型，運用張量的定義分別得到空域和極化域的展開矩陣，進一步得到了空域和極化域的張量權(quán)值表示形式。本發(fā)明減少了計算復雜度、降低了運算量并且有效地提高了抗干擾性能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

a)假設(shè)一個極化敏感陣列陣元數(shù)為N均勻排列成直線陣，如果有M個遠場窄帶期望信號，其空間極化域參數(shù)為(θ_m,φ_m,γ_m,η_m)，1≤m≤M，θ,φ,γ,η分別表示方位角、俯仰角、極化輔助角、極化相位差，L個干擾信號其空間極化域參數(shù)為(θ_l,φ_l,γ_l,η_l)，1≤l≤L，給定初始信噪比和干噪比；

b)陣列的采樣快拍數(shù)為K，將采樣后的數(shù)據(jù)進行張量形式轉(zhuǎn)化得到

c)由張量定義得到空域信號展開矩陣和極化域展開矩陣X_s和X_p，×_n表示張量的n-模積，a_p^{(θ,φ,γ,η)}和a_s^(θ,φ)分別表示極化域?qū)蚴噶亢涂沼驅(qū)蚴噶浚?/p>

d)計算空域和極化域展開矩陣的協(xié)方差矩陣和

e)求得空域和極化域的權(quán)值和

f)將權(quán)值同張量信號進行加權(quán)處理，得到波束形成抗干擾處理后的輸出信號