基于特征子空间的子阵级线性约束自适应波束形成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于特征子空间的子阵级线性约束自适应波束形成方法，属于阵列信号处理技术领域。该方法对采样协方差矩阵进行特征值分解，以此来估计所需的干扰子空间，然后在干扰子空间约束波束响应为零来自适应的抑制干扰信号，并且引入罚函数对自适应方向图进行约束以使主瓣保形、旁瓣降低。本方法在自适应抑制干扰的同时，使得在子阵级得到的自适应方向图主瓣保形且旁瓣降低，并且能够获得较好的输出信干噪比性能。本发明专利技术适用于子阵级线性约束自适应波束的形成。

A linear constraint adaptive beamforming method for subarray level based on feature subspace

The invention discloses a subarray level linear constraint adaptive beam forming method based on a characteristic subspace, belonging to the array signal processing technology field. The characteristics of the sample covariance matrix eigenvalue decomposition, in order to estimate the required interference subspace, and then bound to suppress the interference signal beam from zero in response to the interference subspace and the penalty function is introduced to adaptive pattern constraints to make the mainlobe maintenance, sidelobe reduction. The method can adaptively suppress interference and make the adaptive directional lobe preserve the shape and sidelobe at the subarray level, and obtain better signal to noise ratio (SNR) performance. The invention is applicable to the formation of linearly constrained adaptive beam at subarray level.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于阵列信号处理
，涉及一种基于特征子空间的改进子阵级线性约束自适应波束形成方法。
技术介绍
自适应数字波束形成（ADBF）技术充分利用阵列天线所获得的空间信息，通过对空间信号场进行采样，然后经过加权处理得到期望的输出结果，可以方便的进行波束控制，有效地抑制空间干扰和噪声、增强有用信号，因此广泛用于雷达、通信、声纳、导航、语音信号处理、地震监测以及生物医学工程等众多军事及国民经济领域。对于自适应波束形成技术如此广泛的应用，它的应用质量好坏一般取决于自适应波束形成算法的运算速度以及稳健性。经过数十年的发展研究，自适应波束形成算法的实时处理能力越来越强、稳健性越来越好。自适应波束形成算法是在一定理想条件下提出来的，但是在实际环境中往往存在许多误差以及非理想因素。面对复杂的电磁环境，稳健性自适应波束形成算法得到广泛的应用。在传统自适应波束形成算法中，采样矩阵求逆(SMI)算法是最基本的自适应波束形成算法，它在非理想环境下抗干扰性能严重下降。<br>在采样矩阵求逆本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于特征子空间的子阵级线性约束自适应波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对划分为L个子阵的N阵元线性阵列天线进行干扰子空间估计：线性阵列对入射信号进行接收，获取接收信号，入射信号由P个互不相关的干扰信号以及噪声组成；N、L和P均为正整数；计算子阵级协方差矩阵，对子阵级协方差矩阵进行特征值分解，获得干扰信号所对应的特征向量，由这些特征向量张成的矢量空间为估计的干扰子空间；步骤二、构造约束条件：构建子阵级的约束矩阵以及约束响应向量，同时依据所述接收阵列方向图与期望静态方向图的差异构建罚函数，并使罚函数取最小值；步骤三、根据步骤二中构建的子阵级的约束矩阵以及约束响应向量以及罚函数的最小值...

【技术特征摘要】
1.基于特征子空间的子阵级线性约束自适应波束形成方法，其特征在于，
包括如下步骤：
步骤一、对划分为L个子阵的N阵元线性阵列天线进行干扰子空间估计：
线性阵列对入射信号进行接收，获取接收信号，入射信号由P个互不相关的干
扰信号以及噪声组成；N、L和P均为正整数；
计算子阵级协方差矩阵，对子阵级协方差矩阵进行特征值分解，获得干扰
信号所对应的特征向量，由这些特征向量张成的矢量空间为估计的干扰子空间；
步骤二、构造约束条件：构建子阵级的约束矩阵以及约束响应向量，同时
依据所述接收阵列方向图与期望静态方向图的差异构建罚函数，并使罚函数取
最小值；
步骤三、根据步骤二中构建的子阵级的约束矩阵以及约束响应向量以及罚
函数的最小值约束计算自适应权矢量；
步骤四、使用步骤三中获得的自适应权矢量对该线性阵列接收到的回波数
据进行加权获得期望信号，即自适应波束。
2.如权利要求1所述的基于特征子空间的子阵级线性约束自适应波束形成
方法，其特征在于，阵列天线的波束指向为θ0，步骤一中计算子阵级协方差矩
阵采用如下方法：子阵级在k时刻接收的快拍为Xsub(k)，k取遍1～K之间的所有
正整数，K为快拍个数即采样个数；子阵级协方差矩阵为：
R′sub=1KΣk=1KXsub(k)Xsub(k)H;]]>对子阵级协方差矩阵R'sub进行特征值分解得到：
R′sub=Σi=1LλieieiH=UsΛsUs+UnΛnUn;]]>其中λi(i＝1,2,…,L)为协方差矩阵R'sub的特征值，ei为与特征值λi对应的特
征向量，其中λ1≥λ2≥…≥λP≥…≥λL，Us=[e1,e2,…eP]，Un=[eP+1,eP+2,…eL]，
且Λs=diag(λ1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小鹏，曾涛，张宗傲，胡晓娜，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11