[发明专利]一种自适应和差波束形成方法

说明书

本发明属于雷达领域，公开了一种和差波束形成方法。该方法包括如下步骤：首先获取理想情况下的差波束零点约束协方差矩阵，构建阵列误差模型，然后利用所述零点约束协方差矩阵和所述阵列误差矢量，计算所述零点约束协方差矩阵的零点约束协方差均值矩阵，构建锥削矩阵对零点约束协方差均值矩阵进行锥削处理，接着构建低旁瓣零点对齐和波束约束优化模型和低旁瓣零点对齐差波束约束优化模型，求解模型得到和波束形成最优权矢量和差波束形成最优权矢量，进一步得到低旁瓣零点对齐差波束。本发明能够可在降低和差波束旁瓣电平的同时展宽对齐零点的宽度，从而提高了雷达在目标参数估计中的抗干扰性能。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种自适应和差波束形成方法。

背景技术

雷达在目标探测与跟踪中扮演着非常重要的角色,随着雷达技术的发展，相控阵雷达越来越多地应用到了实际的工程项目中。目前，日益恶劣复杂的工作环境对雷达的性能提出了更高的要求：雷达在完成搜索、截获、跟踪、制导等功能的同时还应当具有自适应干扰抑制的能力。

和差波束测角技术具有简单可靠，运算量小、数据率高等优势，因此被广泛地应用在相控阵雷达中估计目标的相关参数，具有重要的军用与民用价值。所谓和差测角，是通过某种方法使输出端形成和波束和差波束，和波束即通常所说的在目标方向形成主瓣，而差波束是在目标方向形成零陷，通过和差波束比值得到某一确定的值然后再查表找出目标角度。在相控阵雷达中利用和差波束测角技术时，外界的干扰会对波束形成的性能产生影响。对于已知位置的干扰，通过在相应角度上产生波束零点可大幅度降低干扰对雷达阵列性能的影响。然而，在很多情况下，干扰的位置是未知的。为了解决这一问题，提出了包括自适应数字波束形成(ADBF)与空时自适应处理(STAP)技术在内的自适应零点形成技术。自适应零点形成技术在保证期望信号大增益接收的前提下，自适应地使雷达天线的方向图零陷对准干扰的方向，从而抑制干扰或者降低干扰信号的强度。相关研究表明，当差波束的零点(中心零点除外)位于和波束零点的位置时，雷达具有较高的输出信干噪比，抗干扰性能强。然而在实际场景中，不可避免地存在包括单元幅相误差、单元位置误差以及单元间互耦在内的阵列误差，在这种情况下，和差波束零点会偏离理想条件下的位置，不对齐现象更为严重，通过现有的自适应波束形成方法难以使和差波束零点对齐。同时，阵列误差也会引起和差波束旁瓣电平的抬高，从而造成雷达阵列的自适应干扰抑制性能的大幅度降低。

发明内容

本发明的实施例提供一种自适应和差波束形成方法，能够在存在单元幅相误差、单元位置误差以及单元间互耦在内的阵列误差的情况下，形成低旁瓣零点对齐的和差波束。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

步骤1，获取理想情况下相控阵雷达的差波束，计算理想情况下的差波束零点的集合，并根据所述差波束零点的集合计算理想情况下的零点约束协方差矩阵。

步骤2，构建相控阵雷达的阵列误差矢量模型。

步骤3，利用所述零点约束协方差矩阵和所述阵列误差矢量，计算所述零点约束协方差矩阵的零点约束协方差均值矩阵。

步骤4，构建锥削矩阵，并利用所述锥削矩阵对所述零点约束协方差均值矩阵进行锥削处理，得到锥削处理后的零点约束协方差均值矩阵。

步骤5，利用锥削处理后的零点约束协方差均值矩阵，根据目标优化准则，构建低旁瓣零点对齐和波束约束优化模型和低旁瓣零点对齐差波束约束优化模型；所述优化准则为所述相控阵雷达的阵列能够在满足期望目标导向无失真响应的条件下，从期望零点处辐射出的能量最小。

步骤6，求解所述低旁瓣零点对齐和波束约束优化模型，得到和波束形成最优权矢量，利用所述和波束形成最优权矢量，计算低旁瓣零点对齐和波束；求解所述低旁瓣零点对齐差波束约束优化模型，得到差波束形成最优权矢量，利用所述差波束形成最优权矢量，计算低旁瓣零点对齐差波束。