一种大动态期望信号下的波束合成方法

摘要

一种大动态期望信号下的波束合成方法，其实现步骤为：1）阵列第k时刻接收的信号为x(k)；2）接收实信号进行正交变换得解析信号3）设权矢量初值为参考角度的方向矢量v₀，按照公式进行迭代计算，收敛后的权矢量为w_f(K)；4）根据得到的权值矢量w_f(K)计算方向图5）方向图上参考角度对应的导数6）判断：若α的绝对值大于门限α₀，选择相控阵的权矢量w_q作为波束合成权矢量，即w_e=w_q；否则，使用权矢量w_f(K)作为波束合成权矢量，即w_e=w_f(K)；7）计算波束合成的输出本发明不仅克服了“自零陷”问题，相比于各种复杂稳健波束合成算法，实现简单，满足工程应用的需求。

主权项

1.一种大动态期望信号下的波束合成方法，其实现步骤是：第一步，对N个阵元构成的均匀线阵，阵元间距d为半个波长λ/2，第k时刻阵列的接收信号可以表示为$x\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}{x}_1\left(k\right)\\ ···\\ x_N\left(k\right)\end{array}\right],$N为自然数，k=1,......；第二步，对第k时刻接收到的信号x(k)进行正交变换，将实信号变成相应的解析信号$\hat{x}\left(k\right)=\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_1\left(k\right)\\ ···\\ {\hat{x}}_N\left(k\right)\end{array}\right];$第三步，根据解析信号和已知期望信号波达方向的参考值按Frost算法计算权矢量w_f：（1）计算参考角度的方向矢量$v_0=\left[\begin{array}{c}1\\ e^{\mathrm{j\pi }\sin {\hat{\theta }}_0}\\ ···\\ e^{\mathrm{j\pi }(N-1)\sin {\hat{\theta }}_0}\end{array}\right],$并确定步长μ；（2）计算N×N维矩阵P=I-v₀(v₀^Hv₀)^-1v₀^H，I是N×N维单位矩阵；（3）计算N维列向量（4）取变量m=1，权矢量初值w_f(1)=w_q；（5）计算第m次输出符号H表示共轭转置；（6）更新权矢量$w_f(m+1)=P(w_f\left(m\right)-\mu \hat{x}\left(m\right)y^{*}\left(m\right))+w_q;$（7）令m=m+1，重复执行上述（5）—（7）步，直到权矢量w_f收敛为止，此时m=K；第四步，计算此时阵列方向图为第五步，设置角度偏移常数△θ，估计方向图上参考角度对应的导数$\alpha =\frac{B({\hat{\theta }}_0+\mathrm{\Delta \theta })-B({\hat{\theta }}_0-\mathrm{\Delta \theta })}{2\mathrm{\Delta \theta }};$第六步，设置门限值α₀，若α的绝对值大于门限α₀，则表示在期望方向附近的方向图有零陷，选择矢量w_q作为最后的波束合成权矢量，即w_e=w_q；否则，使用Frost算法得到的权矢量w_f(K)作为最后的波束合成权矢量，即w_e=w_f(K)；第七步，阵列波束合成输出此时k=K+1,K+2,......。