递归结构波束形成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种递归结构波束形成方法及装置，方法包括：获取期望波束的频域波束参数信息，利用空时等效性算法，将频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数，将时域期望递归型滤波器参数输入至FDATOOL滤波器设计工具，得到递归型滤波器的滤波系数，滤波系数包括零点系数和极点系数，将零点系数作为加权系数、极点系数作为反馈系数分别代入波束响应公式，得到波束形成公式，基于波束形成公式，设计期望波束，以使提高波束的分辨率，更高效地形成期望波束。

Recursive beamforming method and device

【技术实现步骤摘要】
递归结构波束形成方法及装置
本专利技术涉及波束形成
，具体涉及一种递归结构波束形成方法及装置。
技术介绍
波束形成，可以简单理解为，对阵列各阵元接收信号加权或者延时加权求和，其输出对不同方向形成不同的增益，采用数字方式在基带实现滤波的技术称为数字波束形成，是空域滤波的主要形式，因此波束形成的关键技术便是加权系数的确定。目前，大多数的波束形成技术对于加权系数的选择，是借助时域非递归型滤波器滤波系数来完成。但是，这种技术存在的问题有很多，非递归型滤波器的频谱存在旁瓣干扰，阻带波纹会影响信号接收，所使用的天线阵元数较多，同时所形成的波束在带宽上不够理想，分辨率不高，导致波束形成效果较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种递归结构波束形成方法及装置。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：一方面：一种递归结构波束形成方法，包括：获取期望波束的频域波束参数信息；利用空时等效性算法，将所述频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数；将所述时域期望递归型滤波器参数输入至FDATOOL滤波器设计工具，得到递归型滤波器的滤波系数，所述滤波系数包括零点系数和极点系数；将所述零点系数作为加权系数、所述极点系数作为反馈系数分别代入波束响应公式，得到波束形成公式；基于所述波束形成公式，设计所述期望波束。可选的，上述所述利用空时等效性算法，将所述频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数，包括：检测所述频域波束参数信息的波长信息和角度信息；对所述波长信息和所述角度信息进行傅里叶反变换，得到所述时域期望递归型滤波器参数。可选的，上述所述基于所述波束形成公式，形成所述期望波束之前，还包括：获取所述频域波束参数信息的相位信息；对所述相位信息进行傅里叶反变换，得到所述波束参数信息时域相位信息；将所述时域相位信息带入波束响应公式，得到调整波束形成公式，作为所述波束形成公式。可选的，上述所述基于所述波束形成公式，设计所述期望波束，包括：通过所述波束形成公式，确定阵元数和阵元间距；根据所述阵元数和所述阵元间距构建天线阵列，以设计所述期望波束。可选的，上述所述通过所述波束形成公式，确定阵元数和阵元间距，还包括：调整所述期望波束方向的输出信号的相位为同相；确定所述同相的输出信号的最大值；基于所述最大值、所述加权系数和所述反馈系数，确定阵元数和阵元间距。可选的，上述所述的递归结构波束形成方法，还包括：发送所述波束形成公式至服务领域，以使所述服务领域根据所述波束形成公式构建天线阵列，所述服务领域包括航空领域和定位追踪领域。另一方面：一种递归结构波束形成装置，包括：获取模块，用于获取期望波束的频域波束参数信息；转化模块，用于利用空时等效性算法，将所述频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数；计算模块，用于将所述时域期望递归型滤波器参数输入至FDATOOL滤波器设计工具，得到递归型滤波器的滤波系数，所述滤波系数包括零点系数和极点系数；确定模块，用于将所述零点系数作为加权系数、所述极点系数作为反馈系数分别代入波束响应公式，得到波束形成公式；基于所述波束形成公式，设计所述期望波束。可选的，上述所述转化模块具体用于：检测所述频域波束参数信息的波长信息和角度信息；对所述波长信息和所述角度信息进行傅里叶反变换，得到所述时域期望递归型滤波器参数。可选的，上述所述确定模块具体用于：通过所述波束形成公式，确定阵元数和阵元间距；根据所述阵元数和所述阵元间距构建天线阵列，以设计所述期望波束。可选的，上述所述的递归结构波束形成装置，还包括：发送模块，用于发送所述波束形成公式至服务领域，以使所述服务领域根据所述波束形成公式构建天线阵列，所述服务领域包括航空领域和定位追踪领域。本专利技术采用一种递归结构波束形成方法及装置，借助时域递归型滤波器滤波系数来完成对波束形成的加权系数选择，时域递归型滤波器频谱不存在多余的副瓣以及旁瓣干扰，有效地消除了原有技术旁瓣干扰的缺陷，通过利用零极点的特性，在同等情况下，递归结构波束形成会比非递归结构波束形成使用更少的阵元数，能够有效抑制旁瓣并形成极窄的波束，同时分辨率相对更高，具有更好的空域滤波效果，从而，极大改善了波束形成技术，可以用来区分相邻的信号以提高抗干扰能力，以更高效地形成期望波束。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的递归结构波束形成方法的一种流程图；图2是波束形成阵列的一种结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的递归结构波束形成方法的另一种流程图；图4是本专利技术实施例提供的递归结构波束形成装置的一种结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。图1是本专利技术实施例提供的递归结构波束形成方法的一种流程图。如图1所示，本实施例的提供的一种递归结构波束形成方法，包括以下步骤：S11、获取期望波束的频域波束参数信息。定义用户所需要的波束为期望波束，期望波束的形成包含着系列的参数，通过设置参数的不同得到不同的波束，于是通过获取期望波束的波束参数信息可以准确的设计出期望波束。获取的具体方式在本实施例中不进行明确限定，可以是用户自行输入的，也可以是根据需要自动计算得出的参数信息，只要能够有效地获取到期望波束对应的波束参数信息即可。S12、利用空时等效性算法，将频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数。以非递归型滤波器为例对空时等效性进行说明，波束响应表达式如下：其中N为阵元数，λ为波长，d为阵元间距，θ为信号发射/接收角度，w为加权系数。FIR滤波器时域表达式：FIR滤波器的离散傅里叶变换(DTFT)如下：其中T为采样周期。对比式(1)、(3)，可以得到时空对应关系如下：Sinθ/λ<->fd<->Twi<->h(i)(4)对应的Sinθ/λ称之为入射信号的空间频率，阵元间距d称之为空间采样周期，1/d称为空间采样频率，DTFT得到的是h(f)的频谱，波束响应得到w、g关于空间频率Sinθ/λ的谱，进而可以得到关于入射角θ的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种递归结构波束形成方法，其特征在于，包括：/n获取期望波束的频域波束参数信息；/n利用空时等效性算法，将所述频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数；/n将所述时域期望递归型滤波器参数输入至FDATOOL滤波器设计工具，得到递归型滤波器的滤波系数，所述滤波系数包括零点系数和极点系数；/n将所述零点系数作为加权系数、所述极点系数作为反馈系数分别代入波束响应公式，得到波束形成公式；/n基于所述波束形成公式，设计所述期望波束。/n

【技术特征摘要】
1.一种递归结构波束形成方法，其特征在于，包括：
获取期望波束的频域波束参数信息；
利用空时等效性算法，将所述频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数；
将所述时域期望递归型滤波器参数输入至FDATOOL滤波器设计工具，得到递归型滤波器的滤波系数，所述滤波系数包括零点系数和极点系数；
将所述零点系数作为加权系数、所述极点系数作为反馈系数分别代入波束响应公式，得到波束形成公式；
基于所述波束形成公式，设计所述期望波束。


2.根据权利要求1所述的递归结构波束形成方法，其特征在于，所述利用空时等效性算法，将所述频域波束参数信息转化为时域期望递归型滤波器参数，包括：
检测所述频域波束参数信息的波长信息和角度信息；
对所述波长信息和所述角度信息进行傅里叶反变换，得到所述时域期望递归型滤波器参数。


3.根据权利要求1所述的递归结构波束形成方法，其特征在于，所述基于所述波束形成公式，形成所述期望波束之前，还包括：
获取所述频域波束参数信息的相位信息；
对所述相位信息进行傅里叶反变换，得到所述波束参数信息时域相位信息；
将所述时域相位信息带入波束响应公式，得到调整波束形成公式，作为所述波束形成公式。


4.根据权利要求1所述的递归结构波束形成方法，其特征在于，所述基于所述波束形成公式，设计所述期望波束，包括：
通过所述波束形成公式，确定阵元数和阵元间距；
根据所述阵元数和所述阵元间距构建天线阵列，以设计所述期望波束。


5.根据权利要求4所述的递归结构波束形成方法，其特征在于，所述通过所述波束形成公式，确定阵元数和阵元间距，还包括：
调整所述期望波束方向的输出信号的相位为同相；

【专利技术属性】
技术研发人员：杨君，葛鹏程，马宏，邱磊，张硕，冯婷婷，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：北京;11