[发明专利]一种线性约束虚拟天线波束形成方法

说明书

技术领域

本发明属于自适应阵列天线的控制领域，尤其涉及抗干扰能力强的一种线性约束虚拟天线波束形成方法。

背景技术

随着电子信息技术的发展，电磁环境越来越复杂，电磁干扰越来越多，也越来越严重，尤其是在某些电子战的场合，需要抑制的干扰数量很多，这就需要增加天线单元的数量，但在很多应用环境中，受实际因素限制，天线阵列尺寸不可能做的很大。因此，人们希望可以减少有限空间内的天线数量、降低天线阵列的基阵尺寸的同时，又能抗数目众多的干扰。虚拟阵列天线技术就是在这种情况下产生的，Friedlander提出的虚拟阵列变换技术主要研究如何增加阵列天线的自由度，以便抑制数目众多的干扰，或者用更少的天线单元来处理相同数目的干扰。

内插变换虚拟天线技术通过在感兴趣的区域插值实现实际阵列与虚拟阵列之间的变换，目前的研究主要集中在虚拟阵列在波达方向(DOA)估计方面，在自适应波束形成中的应用研究相对较少。苏保伟在文献(Su Baowei.Robust adaptive beam forming via array transformation[C].2005IEEE AP-S International Symposium on Antennas and Propagation.Washington,DC,USA,July 2005,1B:331-334)中分析了内插变换区域的选取对虚拟阵列波束形成性能的影响，研究表明若变换区域选择过大，会造成波束形成性能急剧下降。有时虽然能形成零点，但同时会引起主瓣漂移和旁瓣变形。张学敬等人在文献(张学敬，杨志伟，廖桂生.半球共形阵列的两种虚拟变换方式性能对比[J].西安电子科技大学学报，2014，41(3):33-40)中比较了将半球形阵列分别内插变换为虚拟均匀平面阵列和虚拟十字阵列后波束形成的性能。但以上文献均没有给出提高虚拟阵列波束形成抗干扰性能的方法。文献(Wenxing Li，Yipeng Li，Wenhua Yu.On adaptive beamforming for coherent interference suppression via virtual antenna array[J].Progress in Electromagnetics Research-PIER，2012，125:165-184)中研究了利用干扰子空间投影的方法来提高虚拟阵列抑制相干干扰的性能，但该方法需要准确知道每个干扰的来波方向，这在实际应用中很难做到。

常规虚拟阵列波束虽然可以增加阵列自由度，但由于存在变换误差，所形成的波束，零陷深度较浅，输出信干噪比(SINR)较低，尤其在抑制超实际阵列自由度干扰时，副瓣电平升高，甚至出现零陷偏移，阵列输出性能不能满足系统需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高虚拟天线波束形成抗干扰性能的，线性约束虚拟天线波束形成方法。

一种线性约束虚拟天线波束形成方法，包括以下几个步骤：

步骤一：对到达阵列天线的M个干扰的方位进行预估计；

步骤二：根据上步与估计结果确定内插变换区域Θ，

在变换区域内均匀划分出L个插值点，确定实际阵列和虚拟阵列在各个插值点的导向矢量，并得到实际阵列流形矩阵A和虚拟阵列流形矩阵得到变换矩阵

步骤三：利用变换矩阵B，将实际阵列的协方差矩阵变换为虚拟阵列的协方差矩阵：再对矩阵进行空间平滑处理，得到一个新的虚拟阵列的协方差矩阵R‾^=R‾+JR‾*J2;]]>

其中：

B：表示实际阵列与虚拟阵列的变换矩阵；

：表示实际阵列的协方差矩阵；

：表示虚拟阵列的协方差矩阵；

J：表示一个转换矩阵，