[发明专利]脉冲和高斯噪声下稳健的自适应波束形成算法

摘要

本发明属于阵列天线技术领域，提供一种脉冲和高斯噪声环境下稳健的自适应波束形成算法，是在高斯和脉冲的两种噪声以及同频干扰的复杂环境下，考虑循环频率误差的实际情况，提出一种稳健的自适应循环波束形成算法，步骤包括：在已知期待信号有估计误差的循环误差频率的情况下，计算每个采样点的输出和参考信号；基于最大相关熵准则，估计导向矢量；利用输出信号的相关熵的相关函数，估计期待信号精确的循环频率，从而实现稳健的波束形成。本发明将循环相关熵理论应用到波束形成研究当中，利用最大相关熵准则构建导向向量和循环频率的求取公式；具体算法根据实际需求提出，具有抗噪性能高，计算复杂度低，所需快拍数少，波形形成鲁棒性强等特点。

主权项

1.一种脉冲和高斯噪声下稳健的自适应波束形成算法，其特征在于，所述的自适应波束形成算法包括以下步骤：一、设定初始值：n＝0期待信号的初始循环频率μ₀为估计得到的具有估计误差的循环频率导向矢量的初始值为M×1维的零向量；输出信号y(n)的相关熵的相关函数的导数初始值Δ(v_yy(μ₀,0))＝0；输入阵列信号x(n)相关熵的相关矩阵为M×M维的零矩阵；循环相关矩阵为M×M维的零矩阵；二、迭代点数n由0到N，求解导向向量的最优解，实现稳健的波束形成，具体步骤如下：第一步，已知带有误差的循环频率的情况下，计算每个采样点的输出信号和参考信号(1)利用接收到的阵列信号x(n)，计算第n个快拍点的输出信号其中(·)^H表示矩阵共轭转置，表示第n次迭代导向矢量；(2)利用接收到的阵列信号x(n)和估计的循环频率μ_n，计算参考信号其中(·)^*表示向量的共轭；υ为信号的时延；c为M×1维的控制向量；第二步，利用输出信号的相关熵的相关函数，估计精确的循环频率(1)利用接收到的阵列信号x(n)以及第n次迭代导向向量估计接收信号x(n)第n+1次迭代的相关熵的自相关矩阵这里表示为核函数；σ为核长；误差函数e(n)＝w^Hx(n)‑r(n)；(2)利用接收到的阵列信号x(n)以及第一步步骤(2)中得到的参考信号r(n,μ_n)，估计输入信号x(n)和参考信号r(n,μ_n)的第n+1次迭代的相关熵的相关矩阵(3)根据第一步步骤(1)中的输出信号y(n)，估计第n次迭代的步长参数其中ξ≠1，为正常数；矩阵(4)利用第一步步骤(1)中得到的输出信号y(n)，估计第n+1次迭代的输出信号y(n)的相关熵的相关函数的导数：其中，矩阵R_xx(n)＝E[x(n)x^H(n)]为信号x(n)的自相关矩阵；为信号x(n)与其估计信号y(n)的互相关函数；r_yy(n)＝E[y(n)y^*(n)]为估计信号y(n)的自相关函数；(5)进一步基于第二步(3)中的迭代步长λ_n以及第二步(4)中y(n)的相关熵的相关函数的导数Δ(v_yy(μ_n+1,n+1))，估计第n+1次迭代的期待信号的循环频率μ_n+1＝μ_n+λ_nΔ(v_yy(μ_n+1,n+1))；第三步，基于最大相关熵准则，估计导向矢量利用第二步(1)中得到的以及第二步(2)中得到的更新导向向量第四步，实现稳健的波束形成重复第一步到第三步直到n为快拍数N‑1，得到最终的导向矢量w(μ_N‑1,N‑1)，实现在具有循环频率估计误差情况下的稳健的波束形成。