[发明专利]一种实现多干扰抑制的稳健自适应波束形成方法

摘要

本发明涉及一种实现多干扰抑制的稳健自适应波束形成方法，①首先设置一个干扰方位集合，初始值为空集；②设计自适应的阵元权值进行常规波束扫描，每一个方位的波束输出均减掉干扰方位集合中所有干扰的影响；③寻找波束扫描方位谱的最大值，并与方位谱的背景功率进行比较，判断该最大值方位是否存在信号：若存在信号，则将该方位纳入干扰信号方位集合，并返回步骤②，进行迭代；若不存在信号，则取干扰方位集合中最后纳入的方位作为目标方位，算法结束。解决了波束扫描时的多干扰的抑制问题。

主权项

1.一种实现多干扰抑制的稳健自适应波束形成方法，其特征在于同步阵列接收远场干扰和目标辐射的窄带信号，通过自适应波束形成依次去除多个干扰的影响，实现目标的方位估计，步骤如下：步骤1：采用M个阵元同步阵接收不同空间方位的N个声源辐射的窄带信号，N个声源辐射的窄带信号包括N‑1个干扰和1个目标，并假设目标的信号最弱；每个阵元的位置在三维直角坐标中表示为r_m＝(x_m,y_m,z_m)；在三维直角坐标中，声源相对于坐标系原点的方位为θ和分别为相对于z轴正方向的垂直方位角和x轴正方向的水平方位角；窄带信号的波数向量为k，满足下式其中上标T表示转置，f为信号频率，c为声速；N个信号的波数向量分别为kn，n＝1,2,…,N；步骤2：阵列采集K个快拍的数据，采样率为fs；对第m个阵元采集的第k个快拍的数据进行傅里叶变换，得到频点f处的频域快拍xmk；所有M个阵元的第k个频域快拍，构成阵列的第k个频域快拍向量，即xk＝[x1k,x2k,…xMk]T；利用下式计算频率f处的信号协方差矩阵R：其中，上标H表示共轭转置，R为M×M的复数矩阵；构造干扰方位集合Ω，Ω的初始值为空集步骤3：假设目标垂直方位角θ所在的范围为[θ_lθ_u]，满足0°≤θ_l≤θ_u≤180°，在该范围内每隔Δθ取一个值，则垂直方位角集合为{θ_p}，p＝1,2,…,P；假设目标水平方位角的范围为满足在该范围内每隔取一个值，则水平方位角集合为利用公式(1)计算每一对方位角对应的波数向量构造用于波束扫描的波数向量集合其中D＝PQ为离散方位的数量；利用下式构造D个导向向量：vd为M×1的复数向量，利用下式构造波束扫描的导向向量矩阵：V＝[v1,v2,…,vD]  (4)V为M×D的复数矩阵；步骤4：假设干扰方位集合Ω为为第c个干扰的波数向量，C为已知干扰的个数；利用下式构造C个阵列的导向向量：uc为M×1的复数向量，利用下式构造干扰的导向向量矩阵：U＝[u1,u2,…,uC]  (6)U为M×C的复数矩阵；步骤5：利用下式计算干扰加权矩阵W＝(UHRU)‑1(UHRV)  (7)其中上标H表示共轭转置，W为C×D的复数矩阵，利用列向量可以表示为W＝[w1,w2,…,wD]  (8)其中，wd为C×1的复数向量；步骤6：定义C×1的求和向量a＝[1,1,…,1]T，利用下式计算第k个快拍和第d个波数向量的阵列波束输出其中diag(·)将向量变成矩阵，矩阵对角线元素对应向量元素，非对角线元素为零；利用下式计算第d个波数向量的阵列输出功率为定义在方位坐标的二元连续函数：步骤7：按照功率从大到小对进行排序，为排序后的第d个波数向量；按照下式计算最大功率输出与方位谱中值的比值，并换算成分贝其中代表向上取整运算；步骤8：将ξ与门限因子ρ进行对比，若ξ>ρ，则令并纳入干扰方位集合Ω，即并返回步骤4；若ξ≤ρ，则目标波数向量为干扰方位集合Ω纳入的最后一个元素，即算法结束。