[发明专利]基于多径利用的波束形成方法

摘要

本发明公开了一种基于多径利用的波束形成方法，主要解决现有技术在低空多径环境中多径相干信号无法有效接收的问题。其实现步骤是：阵列雷达获取回波信号数据，并求接收信号协方差矩阵Rxx；对接收信号协方差矩阵进行Toeplitz协方差矩阵重构，得到新的协方差矩阵R；对重构后的协方差矩阵进行特征值分解得到噪声子空间EN；根据噪声子空间形成空间谱函数S(θ)；根据空间谱函数，找出谱峰的峰值点所对应的角度，即为估计出目标的角度；将估计出的目标角度作为波束指向，得到波束形成。本发明方法由于利用估计得到的目标角度作为波束指向进行波束形成，有效利用多径相干信息，提高回波信号的信多噪比，可用于对低空多径环境中多径相干信号的有效接收。

主权项

1.一种基于多径利用的波束形成方法，包括如下：(1)阵列雷达接收信号，得到回波数据X，该回波数据X包括直达波信号、多径信号和噪声；(2)根据回波数据X，计算协方差矩阵Rxx；(3)对协方差矩阵Rxx进行Toeplitz矩阵重构，得到新的协方差矩阵R：3a)依次取出与协方差矩阵Rxx主对角线平行的对角线元素，计算其平均值r(‑k)：其中，N为阵元个数，k＝0,1,…,N‑1；3b)根据平均值r(‑k)，得到Toeplitz矩阵重构后的协方差矩阵R：(4)根据重构后的协方差矩阵R，计算波达方向4a)对重构协方差矩阵R进行特征值分解，得到噪声子空间EN：R＝ESΣSESH+ENΣNENH，其中，(·)H为共轭转置运算，ES指信号子空间，ΣS指R的大特征值矩阵，ΣN指R的小特征值矩阵；4b)用搜索矢量a(θ)向噪声子空间EN作投影，计算空间谱函数S(θ)：其中，a(θ)表示从θ方向到达的导向矢量；4c)从空间谱函数S(θ)中找出谱峰的峰值点所对应的角度，即为波达方向(5)将步骤(4)中估计出的目标角度作为波束指向，得到波束形成y：其中，W为加权向量，表示从方向到达的导向矢量。