一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法技术

本发明专利技术公开一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，包括如下步骤：利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量；计算雷达的噪声输出功率构造方位向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得方位向相位搜索函数最小的相位；利用雷达的俯仰波束指向和俯仰展宽参数计算俯仰向的权矢量；计算雷达的噪声输出功率构造俯仰向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得俯仰向相位搜索函数最小的相位；根据方位向相位搜索函数、俯仰向相位搜索函数、方位向相位搜索函数最小的相位和俯仰向相位搜索函数最小的相位，使用Kroneckt积计算方位

【技术实现步骤摘要】
一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法


[0001]本专利技术涉及阵列信号处理领域。更具体地，涉及一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法。

技术介绍

[0002]波束形成技术广泛应用于航空、航天、雷达和通信系统，通过在目标方向形成增益陷，提高输出信噪比。但是，实际工作环境中存在波达角误差等，致使目标导向矢量约束存在偏差。理论研究表明，当目标导向矢量存在约束偏差，波束形成的输出性能会急剧恶化。
[0003]针对目标指向误差下平顶波束形成权矢量求解问题，典型的解决方法有：线性约束最小方差方法，双边约束方法，最优响应控制方法等，其中：
[0004]线性约束最小方差方法：该方法在平顶响应区域施加幅度响应约束，可以形成平顶主瓣；但存在高旁瓣电平的问题。
[0005]双边约束方法：该方法将主瓣响应区域做上界和下界约束，可以避免副瓣电平抬高；但存在主瓣响应波动的问题。
[0006]最优响应控制方法：该方法基于自适应阵列理论，通过迭代的方法逐点控制主瓣和旁瓣响应，可以形成近乎平顶的主瓣；但是该方法需要多次迭代，计算复杂度非常高。
[0007]因此，需要一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服上述方法的不足，提供一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0010]一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，包括如下步骤：
>[0011]利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量；
[0012]计算雷达的噪声输出功率构造方位向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得方位向相位搜索函数最小的相位；
[0013]利用雷达的俯仰波束指向和俯仰展宽参数计算俯仰向的权矢量；
[0014]计算雷达的噪声输出功率构造俯仰向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得俯仰向相位搜索函数最小的相位；
[0015]根据方位向相位搜索函数、俯仰向相位搜索函数、方位向相位搜索函数最小的相位和俯仰向相位搜索函数最小的相位，使用Kroneckt积计算方位
‑
俯仰联合权矢量，完成波束形成。
[0016]优选地，利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量包括：
[0017]计算方位向约束导向矢量：
[0018][0019][0020][0021]其中θ0和Δ
A
分别表示方位指向和方位展宽参数，d
x
为方位向阵元间距，λ为雷达波长，[
·
]T
代表转置，j为虚部单位。
[0022]优选地，利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量还包括：
[0023]根据方位向约束导向矢量，使用线性约束最小方差准则计算方位向的权矢量W
Azi
：
[0024][0025]其中C
Azi
＝[a(θ0‑
Δ
A
),a(θ0),a(θ0+Δ
A
)]，f
Azi
＝[Me
‑
jη
,M,Me
jη
]T
，η为方位向约束相位，[
·
]H
代表共轭转置。
[0026]优选地，所述计算的噪声输出功率：
[0027][0028]优选地，构造的方位向相位搜索函数：
[0029]G
Azi
＝a
1,2
cos(η+b
1,2
)+a
1,3
cos(2η+b
1,3
)+a
2,3
cos(η+b
2,3
)
[0030]其中a
1,2
和b
1,2
分别为矩阵第一行第二列数值的幅度和相位，a
1,3
和b
1,3
分别为矩阵第一行第三列数值的幅度和相位，a
2,3
和b
2,3
分别为矩阵第二行第三列数值的幅度和相位。
[0031]优选地，利用雷达的俯仰波束指向和俯仰展宽参数计算俯仰向的权矢量包括：
[0032]计算俯仰向约束导向矢量：
[0033][0034][0035][0036]其中φ0和Δ
E
分别表示俯仰指向和展宽参数，d
y
为俯仰向阵元间距。
[0037]优选地，利用雷达的俯仰波束指向和俯仰展宽参数计算俯仰向的权矢量还包括：
[0038]根据俯仰向约束导向矢量，使用线性约束最小方差准则计算权矢量：
[0039][0040]其中C
Ele
＝[b(φ0‑
Δ
E
),b(φ0),b(φ0+Δ
E
)]，f
Ele
＝[Ne
‑
jψ
,N,Ne
jψ
]T
，ψ为俯仰向约束相位。
[0041]优选地，所述噪声输出功率：
[0042][0043]优选地，所述构造的俯仰向相位搜索函数：
[0044]G
Ele
＝c
1,2
cos(ψ+d
1,2
)+c
1,3
cos(2ψ+d
1,3
)+c
2,3
cos(ψ+d
2,3
)
[0045]其中c
1,2
和d
1,2
分别为矩阵第一行第二列数值的幅度和相位，c
1,3
和d
1,3
分别为矩阵第一行第三列数值的幅度和相位，c
2,3
和d
2,3
分别为矩阵第二行第三列数值的幅度和相位。
[0046]优选地，所述方位
‑
俯仰联合权矢量W
Azi
‑
Ele
：
[0047][0048]其中表示Kroneckt积。
[0049]本专利技术的有益效果如下：
[0050]本专利技术将方位维权矢量和俯仰维权矢量的Kroneckt积(克罗内克积)作为最终权矢量，可以实现角度误差下的波束形成，解决了静态波束形成技术中平顶主波束赋形问题。本专利技术在指向偏差存在时，提高了波束形成器的输出性能，可以适用于实时性要求较高的场景。
附图说明
[0051]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0052]图1示出本专利技术的流程图。
[0053]图2示出本专利技术的接收阵列示意图。
[0054]图3示出本专利技术仿真实验中常规波束形成方法波束响应与来波角度的一维方向图。
[0055]图4示出本专利技术仿真实验中线性约束最小方差方法波束响应与来波角度的一维本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，其特征在于，包括如下步骤：利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量；计算雷达的噪声输出功率构造方位向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得方位向相位搜索函数最小的相位；利用雷达的俯仰波束指向和俯仰展宽参数计算俯仰向的权矢量；计算雷达的噪声输出功率构造俯仰向相位搜索函数，并通过一维搜索的方式获得俯仰向相位搜索函数最小的相位；根据方位向相位搜索函数、俯仰向相位搜索函数、方位向相位搜索函数最小的相位和俯仰向相位搜索函数最小的相位，使用Kroneckt积计算方位
‑
俯仰联合权矢量，完成波束形成。2.根据权利要求1所述的相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，其特征在于，利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量包括：计算方位向约束导向矢量：计算方位向约束导向矢量：计算方位向约束导向矢量：其中θ0和Δ
A
分别表示方位指向和方位展宽参数，d
x
为方位向阵元间距，λ为雷达波长，[
·
]
T
代表转置，j为虚部单位。3.根据权利要求2所述的相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，其特征在于，利用雷达的方位波束指向和方位展宽参数计算方位向的权矢量包括：根据方位向约束导向矢量，使用线性约束最小方差准则计算方位向的权矢量W
Azi
：其中C
Azi
＝[a(θ0‑
Δ
A
),a(θ0),a(θ0+Δ
A
)]，f
Azi
＝[Me
‑
jη
,M,Me
jη
]
T
，η为方位向约束相位，[
·
]
H
代表共轭转置。4.根据权利要求3所述的相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，其特征在于，所述计算的噪声输出功率：5.根据权利要求4所述的相位响应搜索的均匀面阵平顶主波束赋形方法，其特征在于，构造的方位向相位搜索函数：G
Azi
＝a
1,2
cos(η+b
1,2
)+a
1,3
cos(2η+b
1,3
)+a
2,3
cos(η+b
2,3
)其中a
1,2
和b
1,2

【专利技术属性】
技术研发人员：张攀，靖岗，马腾，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：