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专利号: 201811029873X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种抗运动干扰和抗导向失配的稳健波束形成方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:建立阵列信号模型,确定阵列接收信号的采样协方差矩阵并对信号方向预估计,具体步骤如下:(101)设定期望信号的方向θ0和P个干扰信号的方向θj,j=1,2,…,P,且M>P+1,M为阵列的阵元数目;

(102)阵列接收的数据模型表示为:X(k)=AS(k)+n(k)

T

其中,X(k)为阵列数据向量,A=[a(θ0),a(θ1),···a(θp)]为阵列流型矩阵,T表示矩阵转置,a(θ0)表示期望信号导向矢量,a(θj)表示干扰信号导向矢量,S(k)为信号复包络向量,n(k)为阵列复高斯白噪声向量;

(103)对期望信号失配方向预估为

(104)获取N次快拍采样的接收信号X(i)的采样协方差矩阵Rx:其中,X(i)为第i个采样快拍的接收信号,H表示矩阵共轭转置;

步骤2:根据干扰环境的先验知识确定零陷宽度,根据零陷宽度重新构造干扰信号协方差矩阵步骤3:对采样协方差矩阵Rx进行特征分解,取最小特征值做为新的噪声功率 进而重新构造干扰加噪声矩阵 其中I为单位矩阵;

步骤4:基于MUSIC谱算法重构期望信号协方差矩阵 根据 估计新的期望信号导向矢量步骤5:根据干扰加噪声矩阵 和期望信号导向矢量 计算Capon波束形成器的权值wnew:步骤6:对所得权值wnew进行二次约束,同时对干扰输出功率进行参数约束:min f(W)=||W-wnew||2其中,f(W)表示按照最小均方误差准则进行的二次约束,W为自适应权值矢量,ε为大于

0的极小参数, 表示干扰输出功率;

步骤7:对f(W)构造拉格朗日函数进行求解,得到自适应阵列权值矢量W;

步骤8:求解最优拉格朗日乘数,进而得到最优权值Wopt;

步骤9:采用最优权值Wopt对采样信号数据进行加权求和,得到阵列的自适应波束

2.根据权利要求1所述抗运动干扰和抗导向失配的稳健波束形成方法,其特征在于,在步骤2中,按下式重新构造干扰信号协方差矩阵其中,Δδj为零陷宽度,a(θ)为导向矢量。

3.根据权利要求1所述抗运动干扰和抗导向失配的稳健波束形成方法,其特征在于,在步骤3中,按下式对采样协方差矩阵Rx进行特征分解:其中,ΛS=diag{γ1,γ2,···,γP+1}、ΛN=diag{γP+2,···,γM}分别是信号和噪声的特征值对角矩阵,且 ej表示特征值γj的特征向量,en表示特征值γn的特征向量,US和UN分别是信号子空间和噪声子空间。

4.根据权利要求1所述抗运动干扰和抗导向失配的稳健波束形成方法,其特征在于,步骤4的具体过程如下:(401)信号子空间与噪声子空间相互正交,则有:aH(θ)UN=0

(402)利用MUSIC谱估计法重构期望信号协方差矩阵其中,Ψ为期望信号区域,根据 确定,且Ψ要大于失配范围而不包含干扰成分;

(403)求 的最大特征值对应的特征向量Umax;

(404)根据Umax估计新的期望信号导向矢量

5.根据权利要求1所述抗运动干扰和抗导向失配的稳健波束形成方法,其特征在于,步骤7的具体过程如下:(701)对f(W)构造拉格朗日方程,得:其中,λ为拉格朗日乘数;

(702)对f(W)关于W求导,并令导数等于0,得自适应权值矢量:

6.根据权利要求5所述抗运动干扰和抗导向失配的稳健波束形成方法,其特征在于,步骤8的具体过程如下:(801)将步骤7求得的W代入步骤6的约束条件中,可得新的约束方程:(802)将 进行特征分解,得:

其中,U=[u1,u2,···,uM]为 的特征向量, 为相应的特征值矩阵,且有

(803)令 得:

(804)当λ>0时,g(λ)为λ和 的单调递减函数,即有如下不等式:因此,当 时,取得最优权值