[发明专利]基于二阶锥规划的宽带发射数字波束形成干扰设计方法

权利要求书

1.一种基于二阶锥规划的宽带发射数字波束形成干扰设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，确定均匀线阵和宽带数字信号，所述均匀线阵包括M个阵元，每个阵元分别对应一个阵元通道，对所述宽带数字信号进行分路，得到M路宽带数字信号；

然后基于二阶锥规划的算法计算得到每个阵元通道对应的FIR滤波器冲激响应，记为M个FIR滤波器冲激响应；M为大于1的正整数；M路宽带数字信号与M个FIR滤波器冲激响应一一对应；

所述M个FIR滤波器冲激响应，其得到过程为：

1.1确定宽带数字信号，所述宽带数字信号为均匀线阵发射的数字信号中数字信号带宽与经过上变频处理后的数字信号中心频率之间的比值在7％-15％之间的数字信号；

所述宽带数字信号发射到空中的表现形式为波束，将波束主瓣指向与M个阵元连线之间的夹角，记为期望形成波束主瓣指向φ_d；

1.2令h表示M个FIR滤波器冲激响应，得到基于线性约束最小功率准则准则的波束形成优化问题为：

其中，subject to表示约束条件，C为约束矩阵，f为约束值矢量，C^T＝A_d，f＝b_d，令ω_i表示第i个频率栅格点的角频率，i＝1,2,…,N_f，N_f表示将宽带数字信号的角频率范围离散化后的频率栅格点总个数，L表示每个阵元通道对应的FIR滤波器冲激响应包括的FIR滤波器系数总个数，L≥1；Re表示取实部操作，Im表示取虚部操作；I表示M×M维单位矩阵，R_xx表示ML×ML维矩阵，φ_d表示第d个期望形成零点方向，在均匀线阵中，φ_q表示第q个期望形成零点方向，q＝1,…,Q，Q表示期望形成零点方向总个数，Q≥1，m＝1,...,M，c表示光速，表示阵元间距，ω_l表示宽带数字信号的角频率最小值，ω_u表示宽带数字信号的角频率最大值，e(e^jω)＝[1,e^-jω,e^-j2ω,…,e^-j(L-1)ω]^T，S_xx(ω)＝E{x(e^jω)x^H(e^jω)}，上标T表示转置，x(e^jω)＝[X₁(e^jω),...,X_m(e^jω),...,X_M(e^jω)]^T，ω表示角频率变量，ω∈[ω_l,ω_u]，E表示求期望，n-k＝0,1,2,…,Γ-1，s[n]表示将宽带数字信号分路为M路后每路宽带数字信号中的第n个元素值，s[n-k]表示对s[n]延迟长度k后的元素值，n＝0,1,…,Γ-1，Γ表示将宽带数字信号分路为M路后每路宽带数字信号包括的元素值总个数，k＝0,1,…,L-1，m＝1,...,M，c表示光速，表示阵元间距，上标H表示共轭转置，e(e^jω)＝[1,e^-jω,e^-j2ω,…,e^-j(L-1)ω]^T，上标*表示共轭，表示张量积；

1.3引入辅助变量η，其中η为未知变量；然后根据所述基于线性约束最小功率准则准则的波束形成优化问题和二阶锥规划的算法得到二阶锥形式问题：

其中，subject to表示约束条件，V表示对ML×ML维矩阵R_xx进行Cholesky分解后的上三角矩阵，SLR表示波束旁瓣区域，ξ＝1,2,…,N_φs，φ_ξ表示第ξ个方位角栅格方向，表示波束旁瓣区域内包括的方位角栅格总个数，∈表示属于，||·||表示欧几里得范数；表示N_f×ML维矩阵，令表示第ξ个方位角栅格、第i个频率栅格点对应的导向矢量，φ_ξ表示第ξ个方位角栅格方向，表示波束旁瓣区域内包括的方位角栅格总个数；

求解上述二阶锥形式问题，得到M个FIR滤波器冲激响应h，M个FIR滤波器冲激响应h是ML×1维向量，h＝[h₁,...,h_m,...,h_M]^T，h_m表示第m个阵元通道对应的FIR滤波器冲激响应，m＝1,2,…,M，M表示均匀线阵包括的阵元总个数；

步骤2，将每路宽带数字信号分别经过对应的FIR滤波器冲激响应进行FIR滤波后，得到M路经过FIR滤波后的宽带数字信号；

步骤3，对每路经过FIR滤波后的宽带数字信号分别进行数/模转换、上变频处理、射频滤波处理和放大处理后，得到M路经过幅相处理后的宽带信号；M路经过幅相处理后的宽带信号与M个阵元一一对应；

步骤4，将每路经过幅相处理后的宽带信号分别通过对应阵元发射到空中，然后利用波束形成技术得到宽带干扰波束，所述宽带干扰波束为基于二阶锥规划的宽带发射数字波束形成干扰设计结果。