基于脊参数估计的对角加载稳健自适应雷达波束形成方法

摘要

本发明公开了一种基于脊参数估计的对角加载稳健自适应雷达波束形成方法，实现方案包括：雷达天线实时接收信号；构造雷达自适应权向量；定义雷达天线阵列输出功率；采用新的估计准则估计未知矢量；利用未知矢量估计值获取加载量；获取自适应权矢量，进行波束形成。本发明运用了新的估计准则和凸优化工具来解决现有技术中自适应对角加载方法中加载量的确定问题。本发明提高了雷达天线加权矢量的精度，形成了主瓣窄、副瓣低、能自适应地指向目标方向的波束，避免了雷达波束的畸变，增强了雷达对期望信号的接收、抑制了对干扰和噪声的接收、抵抗了雷达应用中存在的误差，能更精确地探测雷达目标，避免雷达虚报或漏报目标。

主权项

1.一种基于脊参数估计的对角加载稳健自适应雷达波束形成方法，用于探测雷达目标，其特征在于：包括如下步骤：步骤1)雷达实时接收信号，设雷达接收信号为x(t)，对x(t)进行N次实时采样得到雷达接收信号的数据x，利用最大似然估计法估计雷达接收数据x的协方差矩阵其中N为快拍数；步骤2)设雷达目标信号的方向矢量为a_s，根据a_s得到与雷达目标信号空间正交的空间B；利用B和约束条件w^Ha_s＝1，将雷达加权向量w用未知矢量η的线性组合表达式来表示，其中，(·)^H表示共轭转置，M为天线阵列的阵元数；步骤3)雷达波束形成的模型是：$\underset{w}{\min }{w}^H\hat{R}w$s.t.w^Ha_s＝1运用雷达加权向量得到雷达波束形成的目标函数：$\underset{w}{\min }{w}^H\hat{R}w=\underset{\eta }{\min }{(\mathrm{B\eta }-\frac{a_s}{M})}^H\hat{R}(\mathrm{B\eta }-\frac{a_s}{M})=\underset{\eta }{\min }{\left|\right|{\hat{R}}^{1/2}\mathrm{B\eta }-{\hat{R}}^{1/2}\frac{a_s}{M}\left|\right|}_2^2$令e＝b-Xη为剩余矢量，则雷达波束形成的目标函数简化为：$\underset{\eta }{\min }{\left|\right|\mathrm{X\eta }-b\left|\right|}_2^2$其中，表示表达式取最小值时w的取值，表示表达式取最小值时η的取值，s.t.表示约束条件，表示矩阵的平方根矩阵，|| ||₂表示2范数；步骤4)用新的估计准则来估计未知矢量η，然后运用标准内点法对满足估计准则的未知矢量η进行搜索，得到估计量其中，||·||₁表示1范数；步骤5)运用估计量获取雷达接收数据的协方差矩阵的对角加载系数ρ，其中ρ是一个标量；步骤6)运用雷达接收数据的协方差矩阵的对角加载系数ρ、以及雷达目标信号的方向矢量a_s，得到雷达天线的加权向量w，将得到的加权向量w发送给雷达，更新雷达天线的加权系数，雷达实时接收的信号经过这些系数加权后形成指向探测方向的波束。