[发明专利]基于斜投影滤波的雷达自适应波束形成方法

摘要

本发明公开了一种基于斜投影滤波的雷达自适应波束形成方法，包括以下步骤(1）设定阵列的N个阵元接收的信号为x(t)，其包含干扰和噪声；构建N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵Rxx，对其进行特征值分解，得到干扰的信号子空间UJ和噪声的信号子空间Un；(2)构建干扰判断准则，在干扰的信号子空间UJ中分别确定主瓣干扰和旁瓣干扰的信号子空间Em和Ep；(3)构建斜投影算子B对N个阵元接收的信号x(t)进行斜投影滤波处理，得到斜投影滤波处理后的信号y(t)，构建其协方差矩阵Ryy；(4)对斜投影滤波处理后的信号y(t)的协方差矩阵Ryy中的噪声进行修正，得到修正后的斜方差矩阵R；(5)根据修正后的协方差矩阵R，对N个阵元接收的信号x(t)进行自适应波束形成，得到自适应波束形成后的信号z(t)。

主权项

一种基于斜投影滤波的雷达自适应波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设定阵列由N个阵元组成，N个阵元接收的信号为x(t)，该信号中包含干扰和噪声，所述干扰包含主瓣干扰和旁瓣干扰；构建N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵Rxx；对N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵Rxx进行特征值分解，得到干扰的信号子空间UJ和噪声的信号子空间Un，其中，t表示时间变量；其中，所述步骤1的具体子步骤为：1.1设定阵列由N个阵元组成；设定空间中存在M个主瓣干扰和P个旁瓣干扰，M+P＜N；其中，第m个主瓣干扰的信号为sm(t)，第m个主瓣干扰的入射角度为θm，1≤m≤M；第p个旁瓣干扰的信号为sp(t)，第p个旁瓣干扰的入射角度为θp，1≤p≤P；设定上述主瓣干扰以及旁瓣干扰之间独立不相关，则将N个阵元接收的信号x(t)表示为：x(t)=Σm=1Ma(θm)sm(t)+Σp=1Pa(θp)sp(t)+n(t)]]>其中，n(t)为阵列的噪声，设定阵列中各阵元的噪声为相互独立的高斯白噪声，方差为且与干扰不相关；a(θm)为第m个主瓣干扰的导向矢量，a(θp)为第p个旁瓣干扰的导向矢量，a(θm)和a(θp)的表达式分别为：a(θm)＝[1，exp(J2πd sin(θm)/λ)，…，exp(J2πd(N‑1)sin(θm)/λ)]Ta(θp)＝[1，exp(j2πd sin(θp)/λ)，…，exp(J2πd(N‑1)sin(θp)/λ)]T其中，λ为N个阵元接收的信号的x(t)的波长，d为阵元间距，上标T表示转置；1.2构建N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵Rxx：Rxx=E[x(t)xH(t)]=RJ+σn2I]]>其中，RJ为干扰的协方差矩阵，I为N×N维的单位阵，E[·]表示求矩阵期望，上标H表示共轭转置；1.3对N个阵元接收的信号x(t)的协方差矩阵Rxx进行特征值分解：Rxx=Σi=1NλiviviH=UJΛJUJH+UnΛnUnH]]>其中，λi为Rxx的第i个特征值，vi为Rxx的第i个特征值λi对应的特征向量，1≤i≤N；在步骤1.1中设定空间中存在M个主瓣干扰和P个旁瓣干扰，即空间中存在M+P个干扰源，设定Rxx的N个特征值满足λ1≥λ2≥…≥λM+P＞＞λM+P+1≈…≈λN，且选择其中前M+P个特征值λ1，λ2，...，λM+P对应的特征向量v1，v2，...，vM+P张成干扰的信号子空间UJ，UJ＝[v1，v2，..，vM+P]，ΛJ表示干扰的对角矩阵，ΛJ＝diag[λ1，λ2，...，λM+P]；选择Rxx的第M+P+1到N个特征值λM+P+1，...，λN对应的特征向量vM+P+1，...，vN张成噪声的信号子空间Un，Un＝[vM+P+1，vM+P+2，...，vN]，Λn表示噪声的对角矩阵，An＝diag[λM+P+1，λM+P+2，...，λN]，diag[·]表示对角矩阵；步骤2，构建干扰判断准则，并依据该干扰判断准则在干扰的信号子空间UJ中确定主瓣干扰的信号子空间Em和旁瓣干扰的信号子空间Ep；步骤3，构建斜投影算子B对N个阵元接收的信号x(t)进行斜投影滤波处理，得到斜投影滤波处理后的信号y(t)，并构建斜投影滤波处理后的信号y(t)的协方差矩阵Ryy；步骤4，对斜投影滤波处理后的信号y(t)的协方差矩阵Ryy中的噪声进行修正，得到修正后的协方差矩阵R；步骤5，根据修正后的协方差矩阵R，对N个阵元接收的信号x(t)进行自适应波束形成，得到自适应波束形成后的信号z(t)。