[发明专利]期望信号DOA误差下基于导向矢量估计的稳健宽带波束形成方法

摘要

本发明公开了一种期望信号DOA误差下基于导向矢量估计的稳健宽带波束形成方法，属于自适应阵列信号处理领域的波束形成技术。本发明可以有效的避免在自适应干扰抑制过程中，由于DOA误差导致期望信号发生自消的情况，并且，当期望信号DOA信息存在误差的情况下，本发明能获得更高的输出SINR性能，具有很好的稳健性。为了进一步的适用于实际工程的应用场景，本发明基于数据快拍的迭代更新法，进一步的降低了基于子空间旋转的稳健性设计方法所带来的复杂度。

主权项

1.期望信号DOA误差下基于导向矢量估计的稳健宽带波束形成方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：通过均匀阵列得到宽带信号的接收数据x(k)，计算数据的相关矩阵R_xx，初始化矩阵P,R_Σ,T(f_r)；其中，K表示快拍数；矩阵其中，Θ_s表示期望信号的入射角浮动区间；a_s(f_r,θ)表示空域维导向矢量，τ_m(θ)＝(m‑1)dsinθ/c，d表示阵元间距，c表示光速，m＝1,2,…,M，且M表示阵元数，f_r表示参考频率，θ表示信号入射角，e表示自然底数，j表示虚数单位；矩阵其中，T_s表示采样间隔；I_J×J表示J×J维单位矩阵；矩阵R_Σ＝βR_xx+(1‑β)R_rv，其中，参数β为权衡系数，取值0≤β≤1；矩阵其中，Ω_P、Θ_rv分别表示通带范围和频率响应不变的角度区间，a(f,θ)和a(f_r,θ)分别为频率为f和f_r的空域维导向矢量；步骤2：求解特征分解问题，得到空域导向矢量最优解设置矩阵U₁：对矩阵P进行特征分解，得到M个特征值λ_i及对应的特征向量u_i，其中i＝1,2,…,M；将M个特征值降序排序为：λ₁≥λ₂≥…λ_K≥λ_K+1≥…≥λ_M，并由降序排列后的前K个特征值对应的特征向量构成U₁：U₁＝[u₁,…,u_K]，其中K为预设值；构建矩阵在满足的条件，求取使得取得最小值时的参量v₁；并基于求解得到的参量v₁进行归一化处理得到参考频率处期望信号的空域导向矢量最优解步骤3：基于空域导向矢量最优解得到最优权值w_opt：根据期望信号在参考频率处的空域维导向矢量计算得到空时二维导向矢量：根据公式得到最优权值w_opt；步骤4：利用最优权值进行波束形成：利用最优权值对第k个快拍的接收信号x(k)进行加权处理以实现波束形成，最终输出信号表示为：