一种基于动态重修正的自适应波束形成方法及系统

摘要

本发明公开了一种自适应波束形成方法及系统。根据接收设备间的协同通信和采样协方差矩阵动态地估计真实输入矢量协方差矩阵，从而最小化特征值的分散情况。改善了自适应波束的性能，降低环境干扰的变化对信号接收的影响，提高波束形成的准确性和稳健性。实现方案如下：1)通过接收端阵元得到样本，计算样本数据的协方差矩阵。作为干扰加噪声的协方差矩阵的估计值；2)通过协同设备发送来的参考信号和本设备预存的参考信号构建协方差矩阵的误差矩阵；3)由2)得到误差矩阵对1)获得样本数据的协方差矩阵进行动态调整，得到改进的样本协方差矩阵；4)确定对角加载系数；5)采用基于LCMV的IQRD-SMI算法进行权向量求解，生成自适应波束。

主权项

一种基于动态重修正的自适应波束形成方法，其特征在于：按照本发明的实施系统得到输入矢量数据阵和空间协方差矩阵估计，通过在探测器的接收基阵背面加一个信号接收单元用于和协同工作设备的通信和误差调整，设两设备始终工作在对方的远场某处，可近似看作平面波从空间某一方向射入到基阵，信号入射方向为θ，通过交互信息获得。协作设备之间通过确认信息之后开始进行误差动态调整。令波束指向等于θ，减少扫描时间，接收器接收信号的频率，设为阵列天线的采样频率f，由直线型接收天线阵列可知，相邻阵元接收到的信号，由于误差而引起相位差为因为令波指向θ_B等于θ，所以接收阵元不需要进行相移，通信接收器模拟直线阵列进行误差矩阵估计时，模拟的第i个基元与第1个基元之间接收信号的相位差为φ_i＝(i‑1)φ，此时假定通信接收器接收信号的相位为0，x′_i(n)为系统在快拍n时刻各阵元的模拟采样信号x′_i(n)＝w_i exp[j(fn+φ_i)]$x_i^{\prime }\left(n\right)=x_1^{\prime }(n-\frac{1}{c}{r}_i^T\alpha )\exp \left[j(2{\mathrm{\pi f}}_{c}t-r_i^{T}k)\right]$w_i为幅度加权系数，在此设w_i＝1；c为光速，r_i为各阵元相对于参考点(第1个基元)的位置，k为波束向量，α＝k/|k|表示电波的传播方向，为单位向量，x′_i(n)的频带带宽B比载波值f_c小很多，信号x′_i(n)变化相对缓慢，满足关系故有即信号包络在各个模拟阵元上的差异可以忽略不计。则模拟出阵列天线一个采样时刻的数据向量，记作$x^{\prime }\left(n\right)={\left\{x_1^{\prime }\right[(m-1)T],x_2^{\prime }[(m-1)T+\frac{1}{f}],...,x_M^{\prime }[(m-1)T+(M-1)\frac{1}{f}\left]\right\}}^T$其中mT+n′＝n(即快拍n时刻)，此处约定n≥T，以避免m‑1＜0情况。(表示向下取整)；为参考信号的周期；x′_i(m)表示接收矩阵第i个阵元的模拟数据，得到参考信号的协方差矩阵估计值为${\hat{R}}_{xx}^{\prime }=\frac{1}{k}\underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{x}^{\prime }\left(i\right)x^{\prime H}\left(i\right)$设备预存的参考信号协方差为与接收到的参考信号之间的关系为得到误差矩阵的估计为D_xx。