[发明专利]自适应阵列天线的抗干扰实现方法

权利要求书

1.一种自适应阵列天线的抗干扰实现方法，其特征在于包括如下步骤：在天线阵元数为M个的均匀圆阵天线中，将天线阵元间距设置为期望信号半波长；每个阵元接收来自不同方向的期望信号及干扰信号，经过放大、下变频及模数AD采样后获得M路数字信号；数据预处理模块将M路数字信号进行N阶时域抽头得到连续的空时二维快拍数据，同时根据上位机提供的期望信号来向得到相应的空时二维导向矢量；最小方差无失真响应MVDR算法简化实现模块利用空时二维导向矢量计算导向矢量剩余矩阵，再结合空时二维快拍数据根据其内置的波束合成模块和权值迭代模块同时进行空时二维波束合成和空时二维权值迭代；阵列输出模块将波束合成后的数字信号经数模DA转换器转换成模拟信号，模拟信号经上变频模块上变频输出送给后端的处理机。

2.如权利要求1所述的自适应阵列天线的抗干扰实现方法，其特征在于：波束合成模块根据瞬时快拍数据和实时权值直接加权实现空时二维波束合成，权值迭代模块则利用过去的快拍数据和波束合成数据来实现权值系数的迭代更新。

3.如权利要求1所述的自适应阵列天线的抗干扰实现方法，其特征在于：最小方差无失真响应MVDR算法简化实现过程中，约束空时二维导向矢量a与空时二维加权向量w的乘积始终等于1，即a^Hw(n)＝1，据此化简最小方差无失真响应MVDR常规实现算法中n时刻的迭代参数λ(n)＝(μa^Ha)^-1(a^Hw(n)-2μa^HR(n)w(n)-1)，得：

λ(n)＝(a^Ha)^-1(2a^HR(n)w(n))；

然后，将其代入常规算法的加权系数更新公式w(n+1)＝w(n)-μ(2R(n)w(n)+λ(n)a)，得：w(n+1)＝w(n)-2μ(I-(aa^H)/(a^Ha))R(n)w(n)；

由自相关矩阵计算R(n)＝x(n)x^H(n)，波束合成数据y(n)＝w^H(n)x(n)得：

w(n+1)＝w(n)-2μ(I-(aa^H)/(a^Ha))x(n)conj(y(n))

其中，H表示共轭转置，μ为迭代步长，I为单位矩阵，R(n)为自相关矩阵，x为空时二维快拍数据，conj表示共轭计算。

4.如权利要求3所述的自适应阵列天线的抗干扰实现方法，其特征在于：采用延迟策略，引入延迟单元D，在波束合成得到阵列输出数据y(n)的同时，利用延时后的x(n-D)及y(n-D)得到下一次迭代需要的权值，使得波束合成和权值迭代两个过程已经不存在顺序上的制约关系，常规串行运算的权值迭代和波束合成相互独立，并行实现新的权值迭代公式为：w(n+1)＝w(n)-2μ(I-(aa^H)/(a^Ha))x(n-D)conj(y(n-D))＝w(n)-2μAB(n-D)，其中，定义A＝I-(aa^H)/(a^Ha)为导向矢量剩余矩阵，B(n-D)＝x(n-D)conj(y(n-D))为输入输出延时相关矩阵。

5.如权利要求3所述的自适应阵列天线的抗干扰实现方法，其特征在于：最小方差无失真响应MVDR算法简化实现模块根据圆阵天线中的单位矩阵I及空时二维导向矢量a，计算导向矢量剩余矩阵A＝I-(aa^H)/(a^Ha)。

6.如权利要求4所述的自适应阵列天线的抗干扰实现方法，其特征在于：权值迭代模块分别对空时二维快拍数据x(n)和阵列输出数据y(n)延迟D个时刻，得到输入输出延时相关矩阵B(n-D)＝x(n-D)conj(y(n-D))，再结合迭代步长μ，导向矢量剩余矩阵权值A及n时刻的权值，计算n+1时刻的权值w(n+1)＝w(n)-2μAB(n-D)。