基于稀疏表示的雷达稳健自适应波束形成方法

摘要

本发明公开了一种基于稀疏表示的雷达稳健自适应波束形成方法，其主要思路为：分别设定雷达的发射信号波长λ和雷达阵元间距d，进而获取L次快拍的雷达回波信号，并计算得到雷达回波信号的协方差矩阵设定目标所在角度空域范围为[θ_d,θ_u]，并将该角度空域范围[θ_d,θ_u]划分为K个角度值，分别计算目标所在角度空域范围内K个角度值的常规波束形成器W_c和目标所在角度空域范围内K个角度值的直接矩阵求逆波束形成器W_s，进而依次计算得到雷达回波信号中的噪声功率和雷达回波信号中的干扰信号子空间P_I，并根据W_c和W_s，依次计算得到雷达回波信号的基矩阵B和雷达回波信号的期望波束形成器w_d，进而计算雷达回波信号中的稀疏表示矢量并根据B计算雷达回波信号的最终波束形成器。

主权项

一种基于稀疏表示的雷达稳健自适应波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分别设定雷达的发射信号波长λ和雷达阵元间距d，进而获取L次快拍的雷达回波信号，其中第l次快拍的雷达回波信号为x_l，l∈{1，2，…，L}，N为雷达阵元个数，L为雷达回波信号包含的快拍次数；步骤2，利用L次快拍的雷达回波信号，计算得到雷达回波信号的协方差矩阵步骤3，设定目标所在角度空域范围为[θ_d，θ_u]，并将该角度空域范围[θ_d，θ_u]划分为K个角度值，其中第k个角度值为θ_k，然后根据雷达的发射信号波长λ和雷达阵元间距d，分别计算得到目标所在角度空域范围内K个角度值的常规波束形成器W_c和目标所在角度空域范围内K个角度值的直接矩阵求逆波束形成器W_s，其中第k个角度值θ_k对应的常规波束形成器为w_ck，第k个角度值θ_k对应的直接矩阵求逆波束形成器为w_sk；k∈{1，2，…，K}，K为目标所在角度空域范围包含的角度值个数，θ_d为设定的目标所在角度空域范围的下限，θ_u为设定的目标所在角度空域范围的上限；步骤4，根据目标所在角度空域范围为[θ_d，θ_u]和雷达回波信号的协方差矩阵计算得到雷达回波信号中干扰信号的入射方向，其中第m个干扰信号入射方向为并计算得到雷达回波信号中的噪声功率步骤5，根据雷达回波信号中干扰信号的入射方向，计算得到雷达回波信号中的干扰信号子空间P_I；步骤6，根据目标所在角度空域范围内K个角度值的常规波束形成器W_c和目标所在角度空域范围内K个角度值的直接矩阵求逆波束形成器W_s，依次计算得到雷达回波信号的基矩阵B和雷达回波信号的期望波束形成器w_d；步骤7，根据雷达回波信号中的干扰信号子空间P_I、雷达回波信号中的噪声功率和雷达回波信号中待求的稀疏表示矢量u，计算得到雷达回波信号的稀疏模型，其表达式为：$\underset{u}{\min imize}\left|\right|u^H{\hat{R}}_{y}u-{\sigma }_u^2|{|}_2$subject to||P_IBu||₂≤ξ，||u||₁≤δ满足所述稀疏模型条件的雷达回波信号中待求的稀疏表示矢量u为雷达回波信号中的稀疏表示矢量其中，B＝[W_c，W_s]，为雷达回波信号中的噪声功率，||·||₂为二范数，||·||₁为一范数，α为人为确定的大于零的系数；ξ为约束雷达回波信号中的干扰信号子空间P_I和雷达回波信号中待求的稀疏表示矢量u之间正交性的参数，δ为约束雷达回波信号中待求的稀疏表示矢量u稀疏性的参数，且α、ξ和δ均大于零，P_I为雷达回波信号中的干扰信号子空间，B为雷达回波信号的基矩阵；步骤8，根据雷达回波信号中的稀疏表示矢量和雷达回波信号的基矩阵B，计算得到雷达回波信号的最终波束形成器