[发明专利]一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法

说明书

本发明公开一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，包括如下步骤：利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量；计算雷达的噪声输出功率构造方位向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得方位向相位搜索函数最小的相位；利用雷达的俯仰波束指向和俯仰展宽参数计算俯仰向的权矢量；计算雷达的噪声输出功率构造俯仰向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得俯仰向相位搜索函数最小的相位；根据方位向相位搜索函数、俯仰向相位搜索函数、方位向相位搜索函数最小的相位和俯仰向相位搜索函数最小的相位，使用Kroneckt积计算方位‑俯仰联合权矢量，完成波束形成。本发明在指向偏差时提高了波束形成器的输出性能。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理领域。更具体地，涉及一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法。

背景技术

波束形成技术广泛应用于航空、航天、雷达和通信系统，通过在目标方向形成增益陷，提高输出信噪比。但是，实际工作环境中存在波达角误差等，致使目标导向矢量约束存在偏差。理论研究表明，当目标导向矢量存在约束偏差，波束形成的输出性能会急剧恶化。

针对目标指向误差下平顶波束形成权矢量求解问题，典型的解决方法有：线性约束最小方差方法，双边约束方法，最优响应控制方法等，其中：

线性约束最小方差方法：该方法在平顶响应区域施加幅度响应约束，可以形成平顶主瓣；但存在高旁瓣电平的问题。

双边约束方法：该方法将主瓣响应区域做上界和下界约束，可以避免副瓣电平抬高；但存在主瓣响应波动的问题。

最优响应控制方法：该方法基于自适应阵列理论，通过迭代的方法逐点控制主瓣和旁瓣响应，可以形成近乎平顶的主瓣；但是该方法需要多次迭代，计算复杂度非常高。

因此，需要一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述方法的不足，提供一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，包括如下步骤：

利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量；

计算雷达的噪声输出功率构造方位向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得方位向相位搜索函数最小的相位；

利用雷达的俯仰波束指向和俯仰展宽参数计算俯仰向的权矢量；

计算雷达的噪声输出功率构造俯仰向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得俯仰向相位搜索函数最小的相位；

根据方位向相位搜索函数、俯仰向相位搜索函数、方位向相位搜索函数最小的相位和俯仰向相位搜索函数最小的相位，使用Kroneckt积计算方位-俯仰联合权矢量，完成波束形成。

优选地，利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量包括：

计算方位向约束导向矢量：

其中θ₀和Δ_A分别表示方位指向和方位展宽参数，d_x为方位向阵元间距，λ为雷达波长，[·]^T代表转置，j为虚部单位。

优选地，利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量还包括：

根据方位向约束导向矢量，使用线性约束最小方差准则计算方位向的权矢量W_Azi：