[发明专利]基于子阵划分的循环联合自适应波束形成方法

摘要

本发明公开一种基于子阵划分的循环联合自适应波束形成方法，解决了大规模雷达天线阵列波束形成时对独立同分布样本需求量大、计算复杂度高以及以及干扰数多时滤波效果差的问题。本发明实现步骤为：(1)子阵划分；(2)获得导向矢量；(3)导向矢量的直积分解；(4)建立代价函数；(5)求解权矢量；(6)波束形成。本发明相比现有技术进行波束形成的方法，具有对干扰抑制效果好、所需样本数少、迭代收敛快的优点，本发明可用于雷达天线阵列规模大、训练样本数少以及干扰数多情况下的雷达波束形成。

主权项

1.一种基于子阵划分的循环联合自适应波束形成方法，包括如下步骤：(1)子阵划分：对多个雷达天线阵元，按照阵元个数N的均分量顺序选取其中的p个阵元作为一个子阵，形成M＝N/p个子阵，得到由M个子阵构成的外层阵列和p个阵元构成的内层阵列嵌套组成的天线阵列，其中，N表示雷达天线阵元个数，p表示雷达天线阵列的子阵包含的阵元数，M表示雷达天线阵列的子阵个数；(2)获得导向矢量：采用导向矢量公式，分别计算雷达目标信号导向矢量、外层天线阵列导向矢量和内层天线阵列导向矢量；(3)导向矢量的直积分解：将雷达目标信号导向矢量，分解为外层天线阵列导向矢量和内层天线阵列导向矢量的直积；(4)建立代价函数：根据线性约束最小方差准则，建立外层天线阵列导向矢量对应的外层天线阵列权矢量和内层天线阵列导向矢量对应的内层天线阵列权矢量的代价函数；(5)求解权矢量：(5a)按照下式，设定外层天线阵列权矢量的迭代初值矢量：v0=am*/||am*||]]>其中，v₀表示外层天线阵列权矢量的迭代初值矢量，a_m表示外层天线阵列导向矢量，*表示共轭操作，||·||表示取二范数操作；(5b)设ε为停止迭代参数，ε的取值范围为0＜ε＜＜1，＜＜表示远小于；(5c)按照下式，计算内层天线阵列权矢量的迭代初值矢量：u0=R0-1s0s0HR0-1s0]]>其中，u₀表示内层天线阵列权矢量的迭代初值矢量，R₀表示内层天线阵列接收数据协方差矩阵的样本估计矩阵，s₀表示内层天线阵列的系数矢量，H表示共轭转置操作，(·)^-1表示取逆操作；(5d)按照下式，计算外层天线阵列权矢量的迭代矢量：v1=R1-1s1s1HR1-1s1/||R1-1s1s1HR1-1s1||]]>其中，v₁表示外层天线阵列权矢量的迭代矢量，R₁表示外层天线阵列接收数据协方差矩阵的样本估计矩阵，s₁表示外层天线阵列的系数矢量，H表示共轭转置操作，(·)^-1表示取逆操作，||·||表示取二范数操作；(5e)判断外层天线阵列权矢量的迭代矢量v₁和外层天线阵列权矢量的迭代初值矢量v₀的差值v₁-v₀，是否满足下式的停止迭代条件，若满足，迭代终止，得到外层天线阵列权矢量的迭代矢量作为外层天线阵列权矢量，内层天线阵列权矢量的迭代初值矢量作为内层天线阵列权矢量；若不满足，将外层天线阵列权矢量的迭代矢量v₁作为新的外层天线阵列权矢量的迭代初值矢量v₀，执行步骤(5c)，直至满足停止迭代条件，迭代终止，得到外层天线阵列权矢量的迭代矢量作为外层天线阵列权矢量，内层天线阵列权矢量的迭代初值矢量作为内层天线阵列权矢量；||v₁-v₀||≤ε其中，v₁和v₀分别表示外层天线阵列权矢量的迭代矢量和迭代初值矢量，ε表示停止迭代参数，ε的取值范围为0＜ε＜＜1，||·||表示取二范数操作，＜＜表示远小于；(6)波束形成：将外层天线阵列权矢量和内层天线阵列权矢量做直积运算，得到滤波器权矢量，用滤波器权矢量对雷达接收到的数据矢量进行加权求和，使雷达天线阵列的输出功率最小，在期望目标方向形成主波束，完成波束形成。