[发明专利]期望信号DOA误差下基于导向矢量估计的稳健宽带波束形成方法

权利要求书

1.期望信号DOA误差下基于导向矢量估计的稳健宽带波束形成方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1：通过均匀阵列得到宽带信号的接收数据x(k)，计算数据的相关矩阵R_xx，初始化矩阵P,R_Σ,T(f_r)；

其中，K表示快拍数；

矩阵其中，Θ_s表示期望信号的入射角浮动区间；

a_s(f_r,θ)表示空域维导向矢量，τ_m(θ)＝(m-1)dsinθ/c，d表示阵元间距，c表示光速，m＝1,2,…,M，且M表示阵元数，f_r表示参考频率，θ表示信号入射角，e表示自然底数，j表示虚数单位；

矩阵其中，T_s表示采样间隔；I_J×J表示J×J维单位矩阵，J表示每个阵元的时域抽头数；

矩阵R_Σ＝βR_xx+(1-β)R_rv，其中，参数β为权衡系数，取值0≤β≤1；

矩阵其中，Ω_P、Θ_rv分别表示通带范围和频率响应不变的角度区间，a(f,θ)和a(f_r,θ)分别为频率为f和f_r的空域维导向矢量；

步骤2：求解特征分解问题，得到空域导向矢量最优解

设置矩阵U₁：

对矩阵P进行特征分解，得到M个特征值λ_i及对应的特征向量u_i，其中i＝1,2,…,M；

将M个特征值降序排序为：λ₁≥λ₂≥…λ_K≥λ_K+1≥…≥λ_M，并由降序排列后的前K个特征值对应的特征向量构成U₁：U₁＝[u₁,…,u_K]，其中K为预设值；

构建矩阵

在满足的条件，求取使得取得最小值时的参量v₁；并基于求解得到的参量v₁进行归一化处理得到参考频率处期望信号的空域导向矢量最优解

步骤3：基于空域导向矢量最优解得到最优权值w_opt：

根据期望信号在参考频率处的空域维导向矢量计算得到空时二维导向矢量：

根据公式得到最优权值w_opt；

步骤4：利用最优权值进行波束形成：

利用最优权值对第k个快拍的接收信号x(k)进行加权处理以实现波束形成，最终输出信号表示为：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，将相关矩阵R_xx的获取方式替换为：协方差矩阵重构法。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，权衡系数β的优选取值设置为0.5。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤2中，采用拉格朗日乘法求取使得取得最小值时的参量v₁。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将步骤2中矩阵U₁的设置方式替换为：

对矩阵P的M个特征值升序排列为：λ₁≤λ₂≤…≤λ_M，并由升序排列后的后K个的特征值对应的特征向量构成矩阵U₁：U₁＝[u_M-K+1,…,u_M]。