[发明专利]快速任意形状方向图主瓣保形自适应波束形成方法

摘要

本发明涉及一种快速任意形状天线方向图主瓣保形自适应波束形成方法，包括以下步骤：选取主瓣协方差矩阵的主特征向量构建主瓣区增益线性约束矩阵，同时确定其对应的约束响应向量，构建包含权重向量二次约束的线性约束最优波束形成器模型；放松对权重向量的二次约束要求，得到GSC架构下对角加载协方差矩阵结构的闭式最优权重向量表达式；通过迭代方程估计满足二次约束条件的最优对角加载量，将此最优对角加载量代入到闭式自适应最优权重向量的表达式，得到主瓣保形自适应干扰抑制波束对应的权向向量。本发明在GSC架构下实现任意形状天线方向图主瓣保形约束下的快速自适应抗干扰，兼顾了方向图主瓣保形性能的同时有效的降低了计算复杂度。

主权项

1.一种快速任意形状天线方向图主瓣保形自适应波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，根据主瓣区覆盖范围定义主瓣协方差矩阵，选取主瓣协方差矩阵的主特征向量构建主瓣区增益线性约束矩阵，同时确定其对应的约束响应向量，构建包含权重向量二次约束的线性约束最优波束形成器模型；具体为：步骤1‑1，首先构建主瓣协方差矩阵R_Θ；在方向图主瓣区Θ内均匀选取Q个方向θ_i，由这Q个方向对应的阵列导向性矢量a(θ_i)通过公式计算主瓣协方差矩阵R_Θ，i＝1,2,...,Q；选取时Q>>N，其中N为阵列阵元个数，保证R_Θ为满秩矩阵；步骤1‑2，构建主瓣区增益线性约束矩阵U_Θ；对R_Θ进行特征值分解，将特征值从大到小排列，λ_j为R_Θ的第j个特征值，u_j为对应的归一化特征向量；取前L个主特征向量构成主瓣子空间U_Θ，其余特征向量构成主瓣子空间的正交补空间所构建空间分别表示为：U_Θ＝(u₁,u₂,...,u_L),以U_Θ作为主瓣区增益线性约束矩阵；步骤1‑3，确定线性约束矩阵的维数L；通过主瓣约束均方误差低于一定门限来确定L，即式中，P_Θ和P_Θ^⊥分别为U_Θ和U_Θ^⊥的投影矩阵；同时，要求(N‑L)的值必须大于干扰个数，N为实际阵列的阵元数；步骤1‑4，确定最优波束形成器优化模型；优化问题的代价函数为：式中，w_q为静态波束的归一化权重向量，为约束响应向量，为权重向量的二次约束，w_opt为最优权重系数；步骤2，放松对权重向量的二次约束要求，得到GSC架构下对角加载协方差矩阵结构的闭式最优权重向量表达式；步骤3，通过迭代方程估计满足二次约束条件的最优对角加载量，将此最优对角加载量代入到步骤2中的闭式自适应最优权重向量的表达式，得到主瓣保形自适应干扰抑制波束对应的权向向量。