[发明专利]一种基于小波的智能天线波束形成系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于小波的智能天线波束形成方法，首先用天线阵模块接收信号，将含有干扰的数字天线阵信号通过小波分解到多尺度频域，得到信号的近似部分a3，细节部分d1,d2,d3。然后将信号d1,d2,d3,a3通过FIR低通滤波器和减法器，得到低频、高频信号。针对高频信号采用收敛快但计算复杂度高的矩阵求逆法进行权矢量更新，针对低频信号采用计算简单但收敛较慢的最小均方误差法进行权矢量更新。最后通过加法器实现各部分信号对应的权矢量求和，用融合后的权矢量更新滤波器抽头权值，实现最终的数字波束形成。该方法降低SMI法19％的计算复杂度，降低SMI法15.2％的副瓣幅度，提高LMS法16.3％的运行时间，从而实现收敛率、计算复杂度的高度兼顾。

技术领域

本发明涉及一种基于小波的智能天线波束形成系统和方法，适用于智能天线波束利用阵列天线接收空间中的电磁信号，实现对信号的空域滤波和提高对信号的接收处理增益。

背景技术

近些年，阵列信号广泛已应用在通信、雷达、射电天文、声纳、电子侦察、地震探测、监测以及医疗诊断等多个领域。阵列信号利用放置在空间中不同位置的传感器阵列采集信号，通过信号处理办法实现数据的融合和处理，以提取所需信息或提高信号输出质量。文献中，智能天线波束形成技术是阵列信号处理的主要研究方向，相比较传统的单个天线，传感器阵列可根据一定的准则，对每个天线接收数据进行加权求和，自适应地将天线阵主瓣对准期望信号方向，而将零点对准干扰信号，实现更高的信干噪比、更强的空间分辨力。

传统的智能天线波束形成算法有最小均方误差法(LMS)、矩阵求逆法(SMI)。文献[1]中，最小均方误差法具有简便灵活、易于实现、稳定性高的优点，但收敛速度较慢。由于电磁环境的复杂性和日益增长的使用需求，现代电子测量装备需要比传统的探测设备具有更好的弱信号目标侦测能力。因此在这种实际需求下，收敛速度较慢的最小均方误差法的应用受到了限制。文献[2]中，矩阵求逆法虽然收敛速度较快，数值特征稳定，干扰效果较好，但是计算复杂度较高，当采样较少时，引起波束图主瓣畸变、副瓣过高。主瓣畸变降低了获取期望信号的准确性，副瓣过高则降低系统对干扰信号的抑制力。

因此需要一种收敛率和计算复杂度高度兼顾，满足复杂性电磁环境里精确获取目标需求的数字波束形成方法。

本申请是基于以下参考文献提出的：

[1]索忠伟,王建英,魏阳,吕雪.一种基于LMS改进算法的语音增强方法[J].微计算机信息,2006,11:237-238.

[2]高阳,贾鑫,张佳,尹灿斌,李云涛.一种改进的SMI旁瓣干扰抑制算法研究[J].航天电子对抗,2011,04:54-57.

发明内容