[发明专利]在目标导向矢量严重失配情况下的稳健波束形成方法

摘要

本发明公开了一种在目标导向矢量严重失配情况下的稳健波束形成方法，主要解决现有技术在目标导向矢量严重失配情况下发生畸变的问题。其方案是：采集阵列雷达检测目标的采样数据；设计目标导向矢量的不确定集合，根据该集合构建求解自适应权矢量的数学模型；对数学模型的约束条件进行松弛，构建新的数学模型，并求解自适应权矢量；用自适应权矢量对干扰信号进行抑制，得到输出数据。本发明通过将目标导向矢量约束在多个小的不确定球集合里，实现了在导向矢量存在严重误差情况下波束形成的稳健性，通过用多个小不确定集合代替原先的一个大不确定集合，有效抑制了干扰和噪声，提高了雷达检测目标的性能，可用于雷达、声呐、无线通信和医疗成像。

主权项

在目标导向矢量严重失配情况下的稳健波束形成方法，其特征在于包括：1)在阵列信号处理机中输入阵列雷达检测目标的采样数据X，该数据X包含目标和干扰信号；2)对目标的导向矢量进行M次估计，根据第m次估计得到的目标导向矢量pm和用于约束该导向矢量的不确定球集的半径εm，设计目标导向矢量所属的第m个不确定球集为其中，em为第m次估计得到的目标导向矢量pm的误差导向矢量，am为第m个不确定球集中的导向矢量，||·||表示二范数操作；3)根据步骤2)中M个不确定球集，构建数学模型，即：minwwHR^ws.t.|wHam|≥1am=pm+em,||em||≤ϵmm=1,...,M,]]>其中，w为待求的自适应权矢量，(·)H表示共轭转置操作，为采样数据的协方差矩阵，|·|表示绝对值操作；4)松弛步骤3)中数学模型的约束条件：4a)将步骤3)中的数学模型的约束条件等价转化为：4b)根据柯西‑施瓦茨不等式，将步骤4a)中等价的约束条件松弛为：{wHpmpmHw+wH(ϵm2-2ϵm||pm||)IN×Nw≥1m=1,...,M,]]>其中，IN×N是N阶单位矩阵，N为阵列的阵元数；5)根据步骤4b)松弛后的约束条件，构建新的数学模型为：minwwHR^w]]>s.t.wHpmpmHw+wH(ϵm2-2ϵm||pm||)IN×Nw≥1m=1,...,M]]>6)求解自适应权矢量：6a)将步骤5)中的数学模型转换到高维，并进行半正定松弛操作，得到如下的约束优化问题：其中，tr(·)表示矩阵求迹操作，Z为待求的自适应权矩阵，Qm为中间变量矩阵，6b)运用商用凸优化工具包求解步骤6a)中的约束优化问题，得到自适应权矩阵Z；6c)将步骤6b)中的自适应权矩阵Z降到低维，得到自适应权矢量w；7)根据步骤6c)中的自适应权矢量w对干扰和噪声信号进行抑制，得到抑制干扰和噪声后的输出信号Y＝wTX，其中，(·)T表示转置操作。