[发明专利]一种相控阵-MIMO雷达模式收发波束形成抗干扰方法

说明书

本发明公开了一种相控阵‑MIMO雷达模式收发波束形成抗干扰方法，通过将子阵级阵列结构特点与FPMIMO雷达工作模式相结合，对于一维阵列采用均匀重叠子阵划分方式，在信号收发过程中各个子阵以相控阵方式形成信号接收和发射波束，所有子阵的接收信号可等效为一个子阵级ULA的接收信号，基于该子阵级ULA进行INCM重构和导向矢量估计，通过将导向矢量进行虚拟扩展估计FPMIMO雷达的收发波束形成导向矢量，利用重构的INCM的主特征向量和特征值进行虚拟重构，获取FPMIMO雷达的虚拟扩展INCM，从而实现一维均匀重叠子阵的FPMIMO雷达稳健收发波束形成。本发明增强了对期望信号的接收能力，提高了对干扰信号的抑制性能，具有旁瓣低、零陷深、稳健性好等特点。

技术领域

本发明属于阵列天线波束形成领域，具体涉及一种相控阵-MIMO雷达模式收发波束形成抗干扰方法。

背景技术

在收发波束形成领域，现有技术已经存在大量研究。HPMIMO(Hybrid Phased-Multiple-Input-Multiple-Output)是一种混合相控阵-多输入多输出雷达的工作模式。中国专利CN103605122A提出了一种HPMIMO雷达的降维自适应DBF方法，该方法利用双迭代方法计算收发波束形成所需的最优权矢量，降低了权矢量求取过程的计算复杂度。邹佳龙等研究了基于满重叠子阵划分方式的HPMIMO雷达收发波束形成，分析了阵列子阵数对性能的影响，从而得到基于不同准则的最佳子阵数确定方案。黄俊生等提出了一种基于二维HPMIMO雷达的联合发射子阵划分和波束形成设计方法，将发射阵列等分为一定数目非重叠子阵，在约束条件下以最大化输出SINR为准则建立关于子阵结构、发射波束权矢量和接收波束权矢量的联合优化模型，采用循环迭代方式求解。然而，该方法需要多次迭代寻优过程，导致灵活性和适应性不足。2019年，Tahcfulloh等将发射和接收阵列划分为具有相同阵元数的重叠子阵，通过在子阵的信号发射和接收时均采用相控阵方式，提出了一种全相控阵-多输入多输出(Full Phased-Multiple-Input-Multiple-Output , FPMIMO)雷达的工作模式，采用收/发共置方式，利用多个子阵发射各种波形组合，有效提高相干增益、波形分集增益和系统灵活性。但是，对FPMIMO雷达在空域滤波算法方面的研究不够深入，缺乏算法稳健性设计。

对以上算法进行分析后可以得出，目前，HPMIMO雷达收发波束形成算法研究以设计子阵划分方法为主，由于HPMIMO雷达没有考虑接收信号时的相干增益，其输出信号的SINR低于FPMIMO雷达，并且现阶段对FPMIMO雷达收发波束形成算法的研究成果极少，对算法稳健性和子阵级阵列FPMIMO雷达收发波束形成算法的研究还需要进一步改进和提升。同时已经产生的相关的工程应用背景需求，为开展FPMIMO雷达稳健收发波束形成算法研究提供了有力牵引。

发明内容

本发明的目的在于提供一种相控阵-MIMO雷达模式收发波束形成抗干扰方法，用以解决现有技术中的对FPMIMO雷达在空域滤波算法方面的研究不够深入，缺乏算法稳健性设计的问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种相控阵-MIMO雷达模式收发波束形成抗干扰方法，该方法通过收发共置天线生成接收信号矢量Z后，利用式1获得相控阵-MIMO雷达收发波束y_MIMO，所述的相控阵-MIMO雷达包括M个子阵，M为正整数；

所述的式1为：；

其中，为重构的干扰加噪声协方差矩阵，，表示目标信号的虚拟扩展导向矢量，表示M个子阵的导向矢量，θ₀表示目标方向，i表示干扰，n表示噪声；

所述的重构的干扰加噪声协方差矩阵采用式2获得；

所述的式2为：；