[发明专利]基于改进对角加载的稳健自适应波束形成方法

说明书

本发明属于民用安防雷达技术领域，具体公开了一种基于改进对角加载的稳健自适应波束形成方法，首先对原对角加载算法进行改进，提出一种通过确定目标的空间频率范围，进一步确定对应导量矢量波动区间的极限值，引入参数β，用以收缩约束条件，再利用零陷展宽技术使得在干扰位置自动生成宽零陷，进一步增强算法稳健性。

技术领域

本发明涉及民用安防雷达技术领域，尤其涉及一种基于改进对角加载的稳健自适应波束形成方法，该方法稳健性好、且具有较高的输出信干噪比。

背景技术

自适应波束形成技术抑制干扰在雷达、通信、声纳等领域有着广泛的应用, 自适应波束形成算法可根据信号环境的变化自适应调整各个阵元的加权因子，达到增强信号抑制噪声与干扰的目的，已被广泛应用于声呐、雷达、语音处理和通信系统等领域。

但在阵列模型失配的情况下，算法性能会受到严重影响，特别是导向矢量失配以及训练数据中包含期望信号分量时，较小的系统误差也会导致算法性能严重下降。此外，干扰源的运动、基阵平台的震动和运动所引起的数据非平稳变化也是导致算法性能降低的重要原因，特别是当干扰源快速运动，自适应波束形成器的加权向量不能足够快地适应非平稳信号，算法性能将急剧降低，因此如何抑制运动干扰并提高自适应波束形成算法对系统误差的鲁棒性一直以来都是研究的热点。

自适应波束形成时的权值大小与虚拟导向矢量η(R₀,θ₀)以及干扰加噪声协方差矩阵R_j+n均有关，R₀为目标真实距离，θ₀为目标的角度，一般地，二者均存在一定误差，一方面，对η(R₀,θ₀)而言，由于我们在对目标进行估计时，估计出的目标角度θ往往与真实角度存在一定的偏差，因此，导向矢量η(R₀,θ₀)会发生失配；另一方面，R_j+n经常用采样协方差矩阵R_xx代替，这是因为接收到的信号，往往包含有目标信号，这样做是为了得到尽可能多的包含干扰和噪声的信号。在具有较高的SNR的情况下，得到的R_xx中就会含有更高的信号成分，使得对滤波器的最优权矢量的估计出现较大偏差，影响波形的干扰抑制能力，因此，有必要研究一种存在误差情况下的稳健的自适应波束形成方法。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于改进对角加载的稳健自适应波束形成方法，对传统对角加载技术进行改进，在目标和干扰同时存在误差时，具有较好的稳健的干扰抑制能力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

基于改进对角加载的稳健自适应波束形成方法，包括以下步骤：

步骤1，当目标的导向矢量存在失配时，设期望信号的来波方向在区间 [θ₀-Δθ,θ₀+Δθ]内，且该区间不包含干扰信号的方向；根据期望信号的来波方向与空间频率的对应关系，确定期望信号的空间频率范围Θ＝[f_min,f_max]；

其中，θ₀为目标的角度，Δθ为角度误差扰动；f_max和f_min分别代表在导向矢量失配时，对应期望信号的空间频率的最大值和最小值；

步骤2，根据导向矢量与空间频率的一一对应关系，确定导向矢量的扰动范围；

步骤3，根据导向矢量的扰动范围，对对角加载的导向矢量进行约束，构建改进对角加载的波束形成优化问题；求解该优化问题得到对角加载因子，进而得到对应的稳健波束形成最优权矢量；

步骤4，在自适应波束形成时引入零陷展宽，在干扰位置自动生成较宽零陷，得到基于零陷展宽的稳健波束形成最优权矢量，进而得到稳健的自适应波束形成。