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专利号: 2023104535955
申请人: 电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于协方差矩阵重构的小样本自适应波束形成方法,其特征在于,包括下列步骤:步骤1,设置天线阵列,所述天线阵列为包括M个阵元的均匀线阵,天线阵列的第一个阵元为相位参考点,阵元间距为d=λ/2,其中λ表示信号波长;

定义K表示信源数量,K个信源中包括一个期望信号和K‑1个干扰信号,并定义每个信号的的阵列入射角为θk,k=0,1,…,K‑1,K>1;

定义Θs表示期望信号的角扇区,Θi表示干扰信号的角扇区,Θn表示噪声扇区,X(n)表示阵列观测数据矢量;

步骤2,降维空间Capon谱估计:

计算阵列观测数据矢量X(n)在快拍数为N的协方差矩阵根据阵列结构构造随机降维矩阵:

其中,随机矩阵

Z表示预置的高斯随机矩阵,其服从分布 IM‑1、IL‑1分别表示M‑1、L‑1维的单位矩阵,0M‑1、0L‑1分别表示M‑1、L‑1维的0向量,d(θ)表示方向θ的导向矢量,I为M维单位矩阵,e1为首元素为1其余元素为0的单位向量,L表示预置的降维目标维数,且L≤min(M,N);

基于随机矩阵Φ对协方差矩阵 和导向矢量d(θ)进行降维,再进行空间功率谱估计,得到的空间功率谱估计结果为:其中, 表示变量为Z的均值;

步骤3,重构干扰加噪声协方差矩阵:

在噪声角扇区Θn进行Capon谱积分的方式计算出噪声功率及噪声协方差矩阵:噪声功率 为: 噪声协方差矩阵为 其中,l(Θn)表示噪声扇区的大小;

在干扰角扇区进行谱积分得到干扰协方差矩阵,再与 相加得到估计的噪声加干扰协方差矩阵步骤4,估计期望信号导向矢量:

定义 表示预设导向矢量,e⊥表示导向矢量误差;

以最大化波束形成器的输出信干噪比,求解二次约束二次规划问题,获取导向矢量误差e⊥的值;

所述二次约束二次规划问题为:

将求解得到的导向矢量误差e⊥与预设导向矢量 相加得到真实导向矢量的估计值步骤5,基于得到的干扰加噪声协方差矩阵 和估计值 计算自适应波束形成权矢量从而得到每个快拍的阵列输出y(n)=w(n)X(n)。

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2中,阵列观测数据矢量X(n)在快拍数为N的协方差矩阵 为: