一种基于三维台阶阵列的方向-距离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三维台阶阵列的方向‑距离自适应波束形成方法，该方法首先设计二维子阵列，把若干相同子阵列排列成台阶阵型，形成三维台阶阵列；接着对每一子阵列进行方向自适应波束形成，形成对指定方位角、高低角方向上所有信号的接收；然后将每一子阵看成一个等效阵元，构成等效阵列，每一子阵的输出看成是该等效阵元的接收数据，所有等效阵元的接收数据看成是等效阵列的接收数据；最后将指定二维方向上指定接收距离换算为等效阵列的方向，利用等效阵列进行该方向的自适应波束形成，等价于完成指定距离上的自适应波束形成。通过三维台阶阵列阵型和二次级联自适应波束形成，实现了对指定方位角、高低角方向‑距离上空间信号的最佳接收。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三维台阶阵列的方向-距离自适应波束形成方法
本专利技术涉及阵列信号处理领域中波束形成研究领域，尤其涉及一种基于三维台阶阵列的方向-距离自适应波束形成方法。
技术介绍
波束形成是阵列信号处理领域中的一个研究方向，波束形成器是一种空间滤波器。它是根据一定准则对每一个阵元接收到的数据进行加权处理，目的是只保留接收到的数据中的期望信号成分，而对干扰和噪声进行有效抑制。也就是要保证阵列的主瓣要对准期望信号的方向，并将零陷对准干扰的方向。自适应波束形成器是根据阵列接收数据的信号环境自适应地调节每个阵元的加权系数，保证阵列的主瓣始终对准期望信号的方向、零陷始终对准干扰的方向，在最大程度上接收期望信号的同时最有效地抑制干扰和噪声。Capon自适应波束形成器从理论上被证明在理想情况下是最优的自适应波束形成器，它保证在无失真接收期望信号的前提下、最小化阵列的输出功率来达到对干扰和噪声进行抑制的目的。最小畸变无失真响应波束形成器是另一种有效的自适应波束形成器。Capon自适应波束形成器和最小畸变无失真响应波束形成器都是通过自适应算法实现的。然而上述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维台阶阵列的方向-距离自适应波束形成方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤1、设计二维子阵列，把若干相同结构子阵列排列成阶梯结构，形成三维台阶阵列；/n步骤2、对指定的信号方位角、高低角方向，每一子阵列进行二维方向自适应波束形成，形成对指定二维方向上所有信号的接收；/n步骤3、将每一子阵看成是一个等效阵元，构成等效阵列，每一子阵的自适应波束形成输出看成是该等效阵元的接收数据，所有等效阵元的接收数据看成是等效阵列的接收数据；/n步骤4、将指定方位角、高低角方向上指定接收距离换算为等效阵列的方向，利用等效阵列进行该方向的自适应波束形成，等价于完成指定距离上的自适应波束形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维台阶阵列的方向-距离自适应波束形成方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1、设计二维子阵列，把若干相同结构子阵列排列成阶梯结构，形成三维台阶阵列；
步骤2、对指定的信号方位角、高低角方向，每一子阵列进行二维方向自适应波束形成，形成对指定二维方向上所有信号的接收；
步骤3、将每一子阵看成是一个等效阵元，构成等效阵列，每一子阵的自适应波束形成输出看成是该等效阵元的接收数据，所有等效阵元的接收数据看成是等效阵列的接收数据；
步骤4、将指定方位角、高低角方向上指定接收距离换算为等效阵列的方向，利用等效阵列进行该方向的自适应波束形成，等价于完成指定距离上的自适应波束形成。


2.根据权利要求1所述的基于三维台阶阵列的方向-距离自适应波束形成方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：
步骤11、设计二维子阵列，可以采用矩形阵、方形阵、圆阵、椭圆阵，子阵列的阵元数为M，相邻阵元的最小间距为d；子阵列的一维孔径为Dsub；
步骤12、将L个相同结构二维子阵列，按台阶结构排列，形成三维台阶阵列，各个子阵列中心连线与二维子阵列的夹角为ψ。


3.根据权利要求2所述的基于三维台阶阵列的方向-距离自适应波束形成方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：
步骤21、各个子阵列接收数据分别为xl(k),l＝1,2,...,L，计算各个阵列接收数据的协方差矩阵l＝1,2,...,L；
步骤22、给定需要接收的期望信号的方位角、高低角方向按各子阵列结构生成期望信号的导向矢量al，计算出子...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶中付，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34