[發明專利]一種相控陣-MIMO雷達模式收發波束形成抗干擾方法

有效

• 申請號: 202110798269.9
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113325385B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 楊劍;胡昌華;盧建;鐘都都;涂育維;姚志成;侯博
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42;G01S7/36;G06F17/16;G06F17/14
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王芳

本發明公開了一種相控陣?MIMO雷達模式收發波束形成抗干擾方法，通過將子陣級陣列結構特點與FPMIMO雷達工作模式相結合，對于一維陣列采用均勻重疊子陣劃分方式，在信號收發過程中各個子陣以相控陣方式形成信號接收和發射波束，所有子陣的接收信號可等效為一個子陣級ULA的接收信號，基于該子陣級ULA進行INCM重構和導向矢量估計，通過將導向矢量進行虛擬擴展估計FPMIMO雷達的收發波束形成導向矢量，利用重構的INCM的主特征向量和特征值進行虛擬重構，獲取FPMIMO雷達的虛擬擴展INCM，從而實現一維均勻重疊子陣的FPMIMO雷達穩健收發波束形成。本發明增強了對期望信號的接收能力，提高了對干擾信號的抑制性能，具有旁瓣低、零陷深、穩健性好等特點。

技術領域

本發明屬于陣列天線波束形成領域，具體涉及一種相控陣-MIMO雷達模式收發波束形成抗干擾方法。

背景技術

在收發波束形成領域，現有技術已經存在大量研究。HPMIMO(Hybrid Phased-Multiple-Input-Multiple-Output)是一種混合相控陣-多輸入多輸出雷達的工作模式。中國專利CN103605122A提出了一種HPMIMO雷達的降維自適應DBF方法，該方法利用雙迭代方法計算收發波束形成所需的最優權矢量，降低了權矢量求取過程的計算復雜度。鄒佳龍等研究了基于滿重疊子陣劃分方式的HPMIMO雷達收發波束形成，分析了陣列子陣數對性能的影響，從而得到基于不同準則的最佳子陣數確定方案。黃俊生等提出了一種基于二維HPMIMO雷達的聯合發射子陣劃分和波束形成設計方法，將發射陣列等分為一定數目非重疊子陣，在約束條件下以最大化輸出SINR為準則建立關于子陣結構、發射波束權矢量和接收波束權矢量的聯合優化模型，采用循環迭代方式求解。然而，該方法需要多次迭代尋優過程，導致靈活性和適應性不足。2019年，Tahcfulloh等將發射和接收陣列劃分為具有相同陣元數的重疊子陣，通過在子陣的信號發射和接收時均采用相控陣方式，提出了一種全相控陣-多輸入多輸出(Full Phased-Multiple-Input-Multiple-Output , FPMIMO)雷達的工作模式，采用收/發共置方式，利用多個子陣發射各種波形組合，有效提高相干增益、波形分集增益和系統靈活性。但是，對FPMIMO雷達在空域濾波算法方面的研究不夠深入，缺乏算法穩健性設計。

對以上算法進行分析后可以得出，目前，HPMIMO雷達收發波束形成算法研究以設計子陣劃分方法為主，由于HPMIMO雷達沒有考慮接收信號時的相干增益，其輸出信號的SINR低于FPMIMO雷達，并且現階段對FPMIMO雷達收發波束形成算法的研究成果極少，對算法穩健性和子陣級陣列FPMIMO雷達收發波束形成算法的研究還需要進一步改進和提升。同時已經產生的相關的工程應用背景需求，為開展FPMIMO雷達穩健收發波束形成算法研究提供了有力牽引。

發明內容

本發明的目的在于提供一種相控陣-MIMO雷達模式收發波束形成抗干擾方法，用以解決現有技術中的對FPMIMO雷達在空域濾波算法方面的研究不夠深入，缺乏算法穩健性設計的問題。

為了實現上述任務，本發明采用以下技術方案：

一種相控陣-MIMO雷達模式收發波束形成抗干擾方法，該方法通過收發共置天線生成接收信號矢量Z后，利用式1獲得相控陣-MIMO雷達收發波束y_MIMO，所述的相控陣-MIMO雷達包括M個子陣，M為正整數；

所述的式1為：；

其中，為重構的干擾加噪聲協方差矩陣，，表示目標信號的虛擬擴展導向矢量，表示M個子陣的導向矢量，θ₀表示目標方向，i表示干擾，n表示噪聲；

所述的重構的干擾加噪聲協方差矩陣采用式2獲得；

所述的式2為：；