基于分支定界的多期望信号下的阵列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分支定界的多期望信号下的阵列自适应波束形成方法，步骤如下：最大化输出信干噪比，同时采用线性分式半正定松弛方法降低阵列波束的副瓣电平；引入复数辅助变量，在保持期望信号的阵列响应的幅度不变的情况下，优化响应的相位，并用分支定界算法求解满阵的规划问题，实现多期望信号下的满阵自适应波束形成；引入迭代重加权l1范数对阵列的权向量进行惩罚，并用分支定界算法求解稀疏阵列的规划问题，实现多期望信号下的稀疏阵列自适应波束形成。本发明专利技术改善了多期望信号下的满阵和稀疏阵列的方向图性能，不仅降低了副瓣电平、提高了阵列的输出信干噪比，而且减小了多期望信号的方向图幅度误差。多期望信号的方向图幅度误差。多期望信号的方向图幅度误差。

【技术实现步骤摘要】
基于分支定界的多期望信号下的阵列自适应波束形成方法


[0001]本专利技术属于现代电子系统设计领域，特别是一种基于分支定界的多期望信号下的阵列自适应波束形成方法。

技术介绍

[0002]雷达和通信电子系统中，为了使天线波束具有强方向性、低副瓣、易实现电扫和波束赋形，已经广泛应用了阵列天线，因此阵列天线的优化设计也成为现代电子系统设计中的一个十分重要的环节。但大型二维固态有源相控阵雷达的研制成本高，天线阵的成本近似正比于阵元总数，而在均匀结构中，阵元总数N正比于阵列口径长度L，而天线阵的主瓣宽度HP＝51
°
λ/L(λ表示波长)。当要求天线具有高的角度分辨率时，阵列口径长度L就相对较大，那么均匀阵列所需要的阵元数N也相对比较多，这就大大增加了阵列天线系统的设计成本和造价。同时为了避免在方向图可视区内出现栅瓣，要求均匀线阵列相邻元的间隔d≤λ/(1+|sinθ|)(端射阵时d≤λ/2)，由此引起的缺点是：相邻元之间的相互耦合较强。两个相同阵元之间的耦合定义为C
mn
＝sin(kd
mn
)/(kd本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于分支定界的多期望信号下的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、最大化输出信干噪比，同时采用线性分式半正定松弛方法降低阵列波束的副瓣电平；步骤2、引入复数辅助变量，在保持期望信号的阵列响应的幅度不变的情况下，优化响应的相位，并用分支定界算法求解满阵的规划问题，实现多期望信号下的满阵自适应波束形成；步骤3、引入迭代重加权l1范数对阵列的权向量进行惩罚，并用分支定界算法求解稀疏阵列的规划问题，实现多期望信号下的稀疏阵列自适应波束形成。2.根据权利要求1所述的基于分支定界的多期望信号下的阵列自适应波束形成方法，其特征在于，步骤1所述的最大化输出信干噪比，同时采用线性分式半正定松弛方法降低阵列波束的副瓣电平，具体如下：步骤1.1、将基于最大信干噪比MSINR准则的Capon算法转换为凸优化问题；MSINR的目的是使系统的输出信干噪比SINR最大，即式中，W为权值，R
S
和R
i+n
分别表示信号协方差矩阵和干扰噪声协方差矩阵；将式(1)转化为凸优化问题，如式(2)所示，其中，表示第q个期望信号的协方差矩阵，q表示期望信号的编号，Q表示期望信号的总量；步骤1.2、对副瓣区域进行均匀采样，采样角度有H个，并设置期望副瓣电平δ；对副瓣进行均匀采样后获得的阵列增益如式(3)所示，式中，(
·
)
H
表示取共轭转置，为副瓣区域的阵列响应，F＝W
H
a为阵列响应，a为空间各个角度的阵列流形矢量，a
S
分别为副瓣和期望信号的阵列流形矢量；增加副瓣约束条件的凸优化问题表达式如式(4)所示，因为其中和分别为第q个期望信号的功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶诗飞，李莉，叶晓东，王昊，揭允康，陈玲，李男，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：