[发明专利]一种基于宽带聚焦矩阵的阻塞阵波束形成方法

说明书

本发明的目的在于提供一种基于宽带聚焦矩阵的阻塞阵波束形成方法，主要包括如下步骤：信号宽带等分，获得宽带频域输出；以干扰方向为参考，对频域快拍进行第一次聚焦变换；根据聚焦频率生成的阻塞矩阵，进行阻塞，去除干扰；生成二次聚焦矩阵，对阻塞后的数据再次进行宽带聚焦处理；进行常规波束形成，得到目标的波达角。本发明通过第一次聚焦变换，简化了常规宽带阻塞阵需要在每个子带分别进行阻塞这一步骤；推导得到阻塞后的信号在合成方向的标准宽带入射矢量形式，通过二次聚焦变换简化了在每个子带分别进行波束形成的步骤，在不损害宽带阻塞阵性能的前提下，简化了处理流程，有效地提高了运算速度。

技术领域

本发明涉及的是一种声纳信号处理方法，具体地说是宽带波束形成方法。

背景技术

阵元接收的信号通过波束形成处理后能够形成基阵接收系统的方向性；能够滤除环境噪声，提高信噪比；可以进行空域滤波，抑制空间干扰；进行多目标分辨，提供目标方位估计；可以为目标定位或距离、深度估计创造条件；以及为目标识别提供信息。而宽带信号具有更充分的目标信息，使其在目标检测、参量估计、目标特征提取等方面具有更强的优势，因此关于宽带信号的波束形成算法就具有更大的研究价值。

自适应波束形成在实际中得到广泛应用，特别是在雷达抗干扰方面。相关研究已有大量文献，相当一部分方法是利用采样协方差矩阵求逆，当协方差矩阵中含有期望信号时，则不但对消掉了干扰，期望信号也被抑制。而且干扰可能从主瓣进入，当存在主瓣干扰时，常规自适应波束形成便暴露出两个缺陷：一是旁瓣电平升高，二是主瓣严重变形，这都严重制约了自适应波束形成在实际中的应用。解决主瓣波束畸变的方法有对角加载，但对角加载量难以控制，计算量很大。S.J.Yu用阻塞矩阵方法克服估计协方差矩阵时信号混入问题，存在主瓣干扰时能保证主波束无畸变。上述方法都是先估计出数据协方差矩阵，再利用特征分解或其它方法进行处理。但当同时存在一个或多个主瓣干扰并且采样信号中混入期望信号时，上述方法性能通常不理想，会在干扰方向及期望信号方向形成零点，对干扰抑制的同时也会抑制掉期望信号。

发明内容

本发明的目的在于提供能解决干扰回波位于主瓣内时，常规干扰抑制技术引起的主波束畸变，旁瓣升高，SINR下降等问题的一种基于宽带聚焦矩阵的阻塞阵波束形成方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于宽带聚焦矩阵的阻塞阵波束形成方法，其特征是：

(1)将信号带宽等分为J个子带，对接收信号做傅里叶变换，得到宽带频域快拍X，X＝[X₁,X₂,...,X_j,...X_J]，其中第j个子带频域输出可表示为X_j＝a_j(θ_s)S_sj+a_j(θ_i)S_ij+W_j，其中，a_j(θ_s)为信号导向矢量；a_j(θ_i)为干扰导向矢量，S_sj为信号频域输出，S_ij为干扰频域输出，W_j为第j个子带的噪声频域输出；

(2)以干扰方向作为固定方向，以信号中心频率作为聚焦频率，生成聚焦矩阵T_B，对频域快拍进行第一次聚焦变换；

(3)根据聚焦频率生成阻塞矩阵B，对第一次聚焦变换后的频域快拍数据进行阻塞，得到去除干扰的频域快拍数据X_B；

(4)将频域快拍数据X_B中的相移成分a_0array(θ_i)消除，并整理得到以合成方向为主的频域快拍数据X′_B；