[发明专利]基于均匀直线阵列零陷加深的自适应波束形成方法

摘要

本发明提出了一种基于均匀直线阵列零陷加深的自适应波束形成方法，主要解决现有技术中由于干扰功率起伏，天线方向图零陷的深度不能完全抑制干扰的问题。其实现步骤为：1.获取均匀天线阵列的相关参数，来波信号的相关参数；2.利用天线阵列接收数据，计算天线阵列接收数据的自相关矩阵；3.利用天线阵列的相关参数计算期望信号的方向矢量及导向矢量矩阵；4.利用矩阵奇异值分解，对自相关矩阵进行分解，构造新的干扰子空间；5.利用新的干扰子空间矩阵和期望信号的方向矢量，计算零陷加深后的自适应波束形成最优权系数。本发明加深了干扰信号的零陷，提升了抗干扰性能，可用于信号处理系统。

主权项

1.一种基于均匀直线阵列零陷加深的自适应波束形成方法，其特征在于，包括：(1)获取均匀天线阵列的阵元数N和阵元间距d，天线阵列接收数据x(t)，获取期望信号的来波方向θ0，干扰信号个数M，干扰信号的来波方向θk，信号频率f和期望信号波长λ；k＝1,2,...,M；(2)利用天线阵列接收数据x(t)，计算天线阵列接收数据x(t)的自相关矩阵Rxx：Rxx＝E[x(t)·(x(t))H]，其中，E[·]表示·的数学期望，H表示共轭转置；(3)利用步骤(1)获取的阵列天线阵元数N和阵元间距d，计算信号源在第i个阵元的时延τi，根据该时延τi，计算期望信号的方向矢量a(θ0)及均匀直线阵的导向矢量矩阵A，i＝1,2,...,N；(4)利用矩阵奇异值分解定理，对自相关矩阵Rxx进行分解：其中，σj表示自相关矩阵Rxx特征值分解后的第j个特征值，uji表示自相关矩阵Rxx特征值分解后的第j个特征向量中第i个矢量，j＝1,2,...,N；(5)利用分解后的自相关矩阵Rxx，构造新的干扰子空间：(5a)利用分解后的自相关矩阵Rxx，得到干扰子空间的特征值Λ及对应的特征向量U：Λ＝diag(σ1,σ2,...,σk,...σM)其中，其中diag(σ1,σ2,...,σk,...σM)表示对角线元素σ1,σ2,...,σk,...,σM的对角矩阵，σk表示干扰子空间的第k个特征值，k＝1,2,...,M。uki表示Rxx特征值分解后的第k个特征向量中的第i个矢量；(5b)利用干扰子空间的特征值Λ，特征向量U，计算干扰子空间新的特征值Λ1和特征向量U1：U1＝P·U其中，P是可以增强干扰子空间但不改变波束到达方向的参数，P＝α2·AAH。α1，α2是两个数值不同的调节因子，取值范围为1.5～5，A是均匀直线阵的导向矢量矩阵；(5c)利用新的特征值Λ1和新的特征向量U1，计算新的干扰子空间矩阵Rx：Rx＝U1Λ1U1H，(6)利用新的干扰子空间矩阵Rx和期望信号的方向矢量a(θ0)，计算零陷加深后的自适应波束形成最优权系数ω：其中，θ0表示期望信号的波达方向，Rx‑1表示Rx的逆矩阵。