[发明专利]基于斜投影滤波的雷达自适应波束形成方法

权利要求书

1.一种基于斜投影滤波的雷达自适应波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设定阵列由N个阵元组成，N个阵元接收的信号为x(t)，该信号中包含干扰和噪声，所述干扰包含主瓣干扰和旁瓣干扰；构建N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵R_xx；对N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵R_xx进行特征值分解，得到干扰的信号子空间U_J和噪声的信号子空间U_n，其中，t表示时间变量；

其中，所述步骤1的具体子步骤为：

1.1设定阵列由N个阵元组成；设定空间中存在M个主瓣干扰和P个旁瓣干扰，M+P＜N；其中，第m个主瓣干扰的信号为s_m(t)，第m个主瓣干扰的入射角度为θ_m，1≤m≤M；第p个旁瓣干扰的信号为s_p(t)，第p个旁瓣干扰的入射角度为θ_p，1≤p≤P；设定上述主瓣干扰以及旁瓣干扰之间独立不相关，则将N个阵元接收的信号x(t)表示为：

x(t)=Σm=1Ma(θm)sm(t)+Σp=1Pa(θp)sp(t)+n(t)]]>

其中，n(t)为阵列的噪声，设定阵列中各阵元的噪声为相互独立的高斯白噪声，方差为且与干扰不相关；a(θ_m)为第m个主瓣干扰的导向矢量，a(θ_p)为第p个旁瓣干扰的导向矢量，a(θ_m)和a(θ_p)的表达式分别为：

a(θ_m)＝[1，exp(J2πd sin(θ_m)/λ)，…，exp(J2πd(N-1)sin(θ_m)/λ)]^T

a(θ_p)＝[1，exp(j2πd sin(θ_p)/λ)，…，exp(J2πd(N-1)sin(θ_p)/λ)]^T

其中，λ为N个阵元接收的信号的x(t)的波长，d为阵元间距，上标T表示转置；

1.2构建N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵R_xx：

Rxx=E[x(t)xH(t)]=RJ+σn2I]]>

其中，R_J为干扰的协方差矩阵，I为N×N维的单位阵，E[·]表示求矩阵期望，上标H表示共轭转置；

1.3对N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵R_xx进行特征值分解：

Rxx=Σi=1NλiviviH=UJΛJUJH+UnΛnUnH]]>

其中，λ_i为R_xx的第i个特征值，v_i为R_xx的第i个特征值λ_i对应的特征向量，1≤i≤N；在步骤1.1中设定空间中存在M个主瓣干扰和P个旁瓣干扰，即空间中存在M+P个干扰源，设定R_xx的N个特征值满足λ₁≥λ₂≥…≥λ_M+P＞＞λ_M+P+1≈…≈λ_N，且选择其中前M+P个特征值λ₁，λ₂，...，λ_M+P对应的特征向量v₁，v₂，...，v_M+P张成干扰的信号子空间U_J，U_J＝[v₁，v₂，..，v_M+P]，Λ_J表示干扰的对角矩阵，Λ_J＝diag[λ₁，λ₂，...，λ_M+P]；选择R_xx的第M+P+1到N个特征值λ_M+P+1，...，λ_N对应的特征向量v_M+P+1，...，v_N张成噪声的信号子空间U_n，U_n＝[v_M+P+1，v_M+P+2，...，v_N]，Λ_n表示噪声的对角矩阵，A_n＝diag[λ_M+P+1，λ_M+P+2，...，λ_N]，diag[·]表示对角矩阵；

步骤2，构建干扰判断准则，并依据该干扰判断准则在干扰的信号子空间U_J中确定主瓣干扰的信号子空间E_m和旁瓣干扰的信号子空间E_p；

步骤3，构建斜投影算子B对N个阵元接收的信号x(t)进行斜投影滤波处理，得到斜投影滤波处理后的信号y(t)，并构建斜投影滤波处理后的信号y(t)的协方差矩阵R_yy；

步骤4，对斜投影滤波处理后的信号y(t)的协方差矩阵R_yy中的噪声进行修正，得到修正后的协方差矩阵R；

步骤5，根据修正后的协方差矩阵R，对N个阵元接收的信号x(t)进行自适应波束形成，得到自适应波束形成后的信号z(t)。