[发明专利]一种基于有效重构协方差矩阵的波束形成方法

摘要

本发明公开了一种基于有效重建协方差矩阵的稳健自适应波束形成方法。该方法通过引入判断因子作为算法是否重构协方差矩阵的标准，首先利用功率谱估计算法来估计期望信号角度方向，把期望信号角度能否被估计出来作为协方差矩阵重建的标准，然后分别构建不同信噪比情况下的协方差矩阵，即在低信噪比下无需重构协方差矩阵，在高信噪比下采用协方差矩阵重构方法，最终求取阵列权值矢量，最终达到保证波束形成器输出性能的同时降低其计算复杂度。本发明在高信噪比情况下仍具有较好的输出性能。本发明增加了一个阈值判断过程，利用期望信号能够被估计出来作为临界条件，能够很好地平衡复杂度与输出性能之间的关系。

主权项

1.一种基于有效重构协方差矩阵的波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采用M个阵元组成的均匀线阵，空间内有J+1个远场窄带信号入射到阵列，建立阵列接收信号模型；步骤2：通过特征分解方法得到协方差矩阵特征值分布情况，得到阵列接收信号中大特征值个数；步骤3：利用MUSIC算法估计大特征值所对应的信号，通过设定功率谱阈值：临界门ξ来估计出大功率信号所对应的角度；步骤4：已知期望信号的角度区域Θ，并且有Θ＝[θ_min,θ_max]，并假定期望信号来波方向为θ_d，θ_d∈Θ；设定估计出的角度方向为θ_i(i＝1,2,…,P)，其中P为估计出的信号源个数，通过判断θ_i(i＝1,2,…,P)中是否存在位于期望信号角度区域Θ范围内来确定重构协方差矩阵的临界值：判断因子β；步骤5：分别求出不同判断因子情况下所对应的协方差矩阵，具体包括：步骤5.1：在低信噪比情况下，采用噪声平均的方法对协方差矩阵进行修正，以消除有限快拍数对采样协方差矩阵产生的影响；步骤5.2：在高信噪比情况下，采用干扰噪声协方差矩阵重构的方法，以提高算法的性能；步骤6：最终求取不同情况下对应的阵列权值矢量。