[发明专利]基于互耦校正的雷达阵列自适应波束形成方法

摘要

本发明公开了一种基于互耦校正的雷达阵列自适应波束形成方法，思路为：建立M个阵元的均匀圆形阵列接收Q个不同方向信号的数学模型，得到M个阵元的均匀圆形阵列接收含噪声的Q个不同方向信号表达式和K个接收信号样本，进而计算样本矩阵X_K的干扰加噪声采样协方差矩阵计算入射方向为的待检测期望信号的输出功率构造C和入射方向为的待检测期望信号的输出功率分别为待求解量的优化方程，并得到最终优化方程；确定C与入射方向为的待检测期望信号的理想导向矢量的乘积等价于由包含的M个元素对应的M×L维矩阵T与互耦向量的乘积，确定互耦向量由C中第一行的前L个元素组成；依次计算c的解和C的解；构造优化函数，并计算基于互耦校正的自适应波束形成器权矢量。

主权项

1.一种基于互耦校正的雷达阵列自适应波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立M个阵元的均匀圆形阵列接收Q个不同方向信号的数学模型，在所述数学模型中，Q个不同方向信号分别为Q个远场窄带信号，并且任意时刻所述Q个远场窄带信号入射进M个阵元的均匀圆形阵列中，所述Q个远场窄带信号包含1个待检测期望信号和Q‑1个干扰信号；进而依次得到M个阵元的均匀圆形阵列接收的Q个不同方向信号X(t)和M个阵元的均匀圆形阵列接收含噪声的Q个不同方向信号表达式t表示时间变量；对M个阵元的均匀圆形阵列接收含噪声的Q个不同方向信号表达式进行采样，得到K个接收信号样本，分别记为并将所述K个接收信号样本确定为M×K维样本矩阵X_K，进而计算得到M×K维样本矩阵X_K的M×M维干扰加噪声采样协方差矩阵t₁，t₂，…，t_K为K个不同的采样时刻，M、K和Q分别为大于0的自然数；步骤2，计算得到入射方向为的待检测期望信号的输出功率进而构造M个阵元的均匀圆形阵列的M×M维互耦系数矩阵C和入射方向为的待检测期望信号的输出功率分别为待求解量的优化方程，所述优化方程为：其中，表示入射方向为的待检测期望信号的输出功率，max表示求最大值操作，s.t.表示约束条件，为二范数操作，ε表示入射方向为的待检测期望信号的实际导向矢量与入射方向为的待检测期望信号的理想导向矢量之间的偏差范围，θ₀表示待检测期望信号的入射方向方位角，表示待检测期望信号的入射方向俯仰角；步骤3，将所述优化方程转化为以M个阵元的均匀圆形阵列的M×M维互耦系数矩阵C为待求解量的优化方程，并记为最终优化方程：步骤4，确定M个阵元的均匀圆形阵列的M×M维互耦系数矩阵C与入射方向为的待检测期望信号的理想导向矢量的乘积等价于由入射方向为的待检测期望信号的理想导向矢量包含的M个元素对应的M×L维矩阵T与L×1维的互耦向量c的乘积，进而确定L×1维的互耦向量c由M个阵元的均匀圆形阵列的M×M维互耦系数矩阵C中第1行的前L个元素组成；L表示L×1维的互耦向量c的长度，且L为大于0的整数；步骤5，计算得到L×1维互耦向量c的解进而计算得到M个阵元的均匀圆形阵列的M×M维互耦系数矩阵C的解步骤6，根据M个阵元的均匀圆形阵列的M×M维互耦系数矩阵C的解构造以下优化函数：其中，P_out表示M个阵元的均匀圆形阵列的输出功率，w表示M个阵元的均匀圆形阵列的自适应波束形成器权矢量，该M个阵元的均匀圆形阵列的自适应波束形成器权矢量w是M×1维向量，w＝[w₁，w₂，…，w_f，…，w_M]^T，上标T表示转置，f∈{1，2，…，M}，w_f为第f个阵元的自适应波束形成器权系数；进而计算得到基于互耦校正的M×1维自适应波束形成器权矢量