[發明專利]基于子空間方法的干擾協方差矩陣重構的穩健波束形成方法

在審

• 申請號: 202010639993.2
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111665476A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 潘濤
• 申請（專利權）人: 羿升（深圳）電子裝備有限公司
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/35;G01S7/41
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種基于子空間方法的干擾協方差矩陣重構的穩健波束形成方法，包括以下步驟：對樣本協方差矩陣進行特征值分解，求得采樣信號協方差矩陣的信號子空間；根據信號的導向矢量估計值，計算所有信號的協方差矩陣；計算干擾加噪聲協方差矩陣和波束形成權向量；本發明中改進的穩健自適應波束形成方法有效可行，性能可靠。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別是一種基于子空間方法的干擾協方差矩陣重構的穩健波束形成算法。

背景技術

在實際應用中，接收數據的理論協方差矩陣是未知的，一般使用樣本協方差矩陣代替，但是樣本協方差矩陣容易受到樣本數的影響從而導致協方差矩陣誤差。對于期望信號的導向矢量，它是刻畫陣列結構和期望信號來波方向的矢量函數，因此往往會受到先驗知識、工藝精度和環境變換等一些不利因素的影響，而出現一定程度的誤差。標準Capon波束形成器對這些不理想條件引起的協方差矩陣誤差和導向矢量誤差是高度敏感的，容易引起性能急劇惡化，甚至比靜態波束形成器的性能都差。這是因為在這些非理想條件下，存在期望信號被當作干擾抑制掉(這一現象被稱作信號“自消”現象)的風險，尤其是使用含有期望信號成分的采樣協方差矩陣計算權矢量時，波束形成性能會更加糟糕，直接影響后續信號檢測與估計，產生無法估量的后果。

現有技術存在的問題在于：(1)無法以較高精度獲得每個目標所對應的導向矢量；(2)無法消除采樣協方差矩陣中的期望信號(SOI)成分。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于子空間方法的干擾協方差矩陣重構的穩健波束形成方法。

技術方案

一種基于子空間方法的干擾協方差矩陣重構的穩健波束形成方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：利用雷達接收待測目標的回波；

步驟2：重構各目標回波信號協方差矩陣，求得各矩陣信號子空間；對樣本協方差矩陣進行特征值分解，求得采樣信號協方差矩陣的信號子空間；

步驟2-1：重構得到各個方向回波信號的協方差矩陣P為回波信號的總個數：

其中，為θ方向的名義導向矢量，p_i為第p個目標來波方向角度區域的第i個采樣點，I為采樣點數，為樣本協方差矩陣；

步驟2-2：求出的信號子空間S_p，對進行特征值分解，得到特征值p_i,i＝1,2,…M，M為陣列陣元數，有p₁≥p₂≥…≥p_M；

的J個較大特征值對應的特征向量對應的空間為B_S：

B_S＝[b₁,b₂,…,b_J]

其中b_m是p_m對應的特征向量，則的信號子空間S_p為：

J滿足：

其中ρ為設定的常數，滿足0＜ρ＜1；

步驟2-3：求出的信號子空間S_x：對進行特征值分解，得到特征值λ_m,m＝1,2,…M，M為陣列陣元數，有λ₁≥λ₂≥…≥λ_M；

的D個較大特征值對應的特征向量對應的空間為U_S：