[發明專利]基于導向矢量估計與協方差矩陣重構結合的波束形成方法

在審

• 申請號: 201911098237.7
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN110865342A
• 公開（公告）日: 2020-03-06
• 發明（設計）人: 王子豪;冷文;王安國
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/41;G01S7/40
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于導向矢量估計與協方差矩陣重構結合的波束形成方法，包括下列步驟：

步驟一：采樣器進行K次采樣，其中第k次采樣數據表示為x(k)，根據采樣數據計算采樣協方差矩陣

步驟二：對陣列接收信號的采樣協方差矩陣進行特征值分解，并將特征值由大到小排列；求出其對應的特征向量，分解等式如下：

矩陣包含所有特征值對應的特征向量，為一對角矩陣，包含所有分解后的特征值，且有M為傳感器的數目；

步驟三：Capon波束形成器的加權矢量w_c：

其中R_i+n為干擾加噪聲協方差矩陣，為期望信號的導向矢量；

步驟四：計算優化后的導向矢量，

優化公式如下：

其中a(θ₀)為傳感器接收到期望信號的導向矢量；e_s即為最大相關性的基向量；由于范數約束，導向矢量進行優化，優化后的導向矢量為

其中M為傳感器數目；

步驟五：計算空間譜分布

為了重構出協方差矩陣，需要各個方向的譜能量，利用DOA估計技術中的MUSIC算法，計算所有方向的空間譜，公式如下：

其中a(θ)為θ處對應的導向矢量；

步驟六：重構出干擾加噪聲協方差矩陣

通過低分辨率的搜索方法，搜索出期望信號的到達角范圍Θ，然后在其補集范圍對所有的角度進行空間譜能量的積分，重構出干擾加噪聲協方差矩陣公式如下：

步驟七：將優化后的導向矢量和重構后的協方差矩陣代入步驟三，求得加權系數w_c

步驟八：得到雷達天線陣列的自適應波束輸出量y(t)：

y(t)＝w_c^Hx(t)

其中x(t)為t時刻波束形成陣列的接收信號矢量。