一种基于导向矢量和空间功率估计的鲁棒波束形成方法技术

本发明专利技术提供了一种基于导向矢量和空间功率估计的鲁棒波束形成方法，以提高对来波方向随机误差的稳健性，实现在波束主瓣内出现干扰情况下的精准信号导向矢量估计。本发明专利技术提供一种信号加干扰协方差矩阵重构算法，引入相关系数作为信号子空间选取准则并重构采样协方差矩阵信号加干扰子空间，结合信号角度区间离散采样得到的包含信号子空间的协方差矩阵进行交替投影，以进行精准的信号导向矢量估计，设计在波束主瓣内出现干扰情况下的鲁棒自适应波束形成器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于导向矢量和空间功率估计的鲁棒波束形成方法
本专利技术属于信号处理
，涉及一种基于信号加干扰协方差矩阵重构和交替投影的导向矢量估计方法对来波方向随机误差的稳健性，实现在波束主瓣内出现干扰情况下的精准信号导向矢量估计。
技术介绍
鲁棒自适应波束形成技术已经广泛应用于移动通信、导航、遥控遥测、雷达、声呐等领域，并且已经逐渐覆盖了现在国防及人们日常生活的方方面面。但在实际场景下，目标信号具体方位通常是未知，这会导致信号导向矢量估计出现偏差，严重影响了阵列的整体性能，因此，研究人员提出多种信号处理技术以缓解这种现象带来的影响。在进行鲁棒自适应波束形成的信号导向矢量估计时，应用较多的方法有三种：基于特征子空间的方法、基于优化的方法和信号协方差矩阵重构法。在进行信号导向矢量估计时，经典的基于特征子空间方法为鲁棒自适应波束形成开创了一个新的方向，通过对样本协方差矩阵进行处理，获得近似的信号子空间并构成投影矩阵，然后将预估的信号导向矢量投影在构造的信号子空间投影矩阵上，以获得较为精准信号导向矢量估计。这一方法在低信噪比场景下性能会大幅下降，因为此时信号子空间扩散到噪声子空间内，导致信号子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于导向矢量和空间功率估计的鲁棒波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、假设有P个窄带远场信号入射到M阵元且半波长布阵的均匀线阵上，则第k个快拍时阵列接收端数据表示为x(k)＝xs(k)+xi(k)+Γ(k)其中信号成分xs(k)＝ass(k)、干扰成分

【技术特征摘要】
1.一种基于导向矢量和空间功率估计的鲁棒波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、假设有P个窄带远场信号入射到M阵元且半波长布阵的均匀线阵上，则第k个快拍时阵列接收端数据表示为x(k)＝xs(k)+xi(k)+Γ(k)其中信号成分xs(k)＝ass(k)、干扰成分和噪声成分Γ(k)相互统计独立；s(k)为目标信号，as为对应于信号导向矢量，ap,p＝1,2,...,P-1为第p个信号的导向矢量，ip(k)为对应第k个快拍时刻的干扰信号，Γ(k)为加性高斯白噪声且各阵元的噪声成分相互独立；由上述阵列接收端数据可得接收端样本协方差矩阵为采用低分辨率的波达方向估计方法对空间谱进行扫描，得到信号和各干扰所在的角度区间Θs和Θp,p＝1,2,...,P；S2、先在信号角度区间积分得到包含信号成分的协方差矩阵，取较大特征值对应的特征向量作为第一个信号子空间，然后对样本协方差矩阵的信号加干扰子空间进行重构，最后采用交替投影原则求取信号导向矢量；具体为：S21、在信号角度区间积分求取第一个投影子空间：在信号所在角度区间进行离散采样，并用Capon功率估计器估计对应采样角度的功率，则采样后包含信号成分的信号协方差矩阵表示为其中是假定的信号导向矢量，θj,j＝1,2,...,J是通过在信号所在角度区间离散采样的角度点，对Cs进行特征分解得到其中γm,m＝1,2,...,M是信号协方差矩阵Cs的特征值，qm是对应于γm的特征向量，设定γ1≥γ2≥...≥γM；根据子空间理论，为得到的第一个投影矩阵，矩阵列向量个数N的选取根据如下原则其中ρ表示信号功率占总功率的比例；S22、对样本协方差矩阵进行处理得到重构的信号加干扰子空间，即第二个投影子空间：根据子空间理论，信号导向矢量是信号加干扰子空间基向量的线性组合，首先对样本协方差矩阵进行特征分解可得其中Σ包含特征值并按照降序排列，U为特征向量组成的酉矩阵，且可表示为其中包含对...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾晓宇，马俊虎，安建成，甘露，廖红舒，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51