[发明专利]一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法及系统

摘要

本发明提供了一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法及系统，方法包括：A、建立阵列天线接收信号模型，并确定期望信号的导向矢量的迭代边界；B、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，并根据半定规划方法求解得到阵列权值初始值；C、根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期望信号的导向矢量估计值，当判断输出值小于或等于所述门限值则执行步骤D，当判断输出值大于所述门限值时则执行步骤E；D、输出与输出值对应的阵列权值；E、根据最小方差无失真法更新阵列权值，并返回执行步骤C。本发明通过迭代方法，同时求得导向矢量与阵列权值的最优值，从而只在期望信号方向形成波束，提高了波束形成器的输出信干噪比。

主权项

一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、建立阵列天线接收信号模型，并确定期望信号的导向矢量的迭代边界；B、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，并根据半定规划方法求解得到阵列权值初始值；C、根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期望信号的导向矢量估计值，并判断期望信号的导向矢量估计值在指定控制条件下的输出值是否小于或等于预设的门限值，当输出值小于或等于所述门限值则执行步骤D，当输出值大于所述门限值时则执行步骤E；D、输出与输出值对应的阵列权值；E、根据最小方差无失真法更新阵列权值，并返回执行步骤C；所述步骤A具体包括:A1、采用由M个天线阵元组成的均匀线阵，相邻天线阵元之间的间隔为λ/2，则阵列天线接收信号模型为x(k)＝a(θ)s(k)+i(k)+n(k)；其中，M为正整数，λ是期望信号的波长，s(k)代表期望信号，i(k)为干扰信号，n(k)代表空间噪声为相互独立的零均值高斯白噪声，θ为期望信号到达阵列天线处的角度，a(θ)为期望信号的导向矢量,即A2、以为导向矢量的迭代边界；其中，为待估计导向矢量，为正定矩阵且Θ＝[θ_min,θ_max]，Θ为期望信号到达角所可能出现的区间，θ_min和θ_max分别表示该区间的最小边界和最大边界值，为Θ在整个空间角度的补集；所述步骤B具体包括:B1、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，其为：$\underset{w,\hat{a}}{min}{w}^H\hat{R}w+\left|\right|w-\mathrm{\μ}{\hat{R}}^{-1}\hat{a}\left(\mathrm{\θ}\right)|{|}_2^2$$\begin{array}{ccc}subjectto& L\left(\mathrm{\θ}\right)\≤\left|w^H\hat{a}\left(\mathrm{\θ}\right)\right|\≤U\left(\mathrm{\θ}\right),& \mathrm{\θ}\∈\mathrm{\Θ}\end{array}$$\hat{a}\left(\mathrm{\θ}\right)\≤\sqrt{M}$$\begin{array}{cc}{\hat{a}}^H\left(\mathrm{\θ}\right)\tilde{A}\hat{a}\left(\mathrm{\θ}\right)\≤{\mathrm{\Δ}}_1,& \mathrm{\θ}\∈\mathrm{\Θ}\end{array}$其中，w为最优阵列权值，为待估计导向矢量，为阵列天线接收信号协方差矩阵估计值且K为对期望信号的采样快拍数目，L(θ)为幅值响应的下界，U(θ)为幅值响应的上界；B2、根据半定规划方法对：其中，求解，得到阵列权值初始值