[发明专利]基于有源-无源雷达协同的联合收发波束形成方法

说明书

本发明公开一种基于有源‑无源雷达协同的联合收发波束形成方法。本发明实现步骤为：(1)设置雷达天线阵列；(2)获得级联后的接收信号；(3)建立代价函数；(4)将发射权矢量初始化为单位范数矢量；(5)计算权矢量的更新值；(6)计算输出信干噪比值；(7)计算输出信干噪比差值；(8)形成联合收发波束。本发明相比现有技术进行波束形成的方法，具有可以利用无源雷达优点，能针对无源雷达进行波束形成设计，适用范围广，更加经济可靠的优点，本发明可用于雷达信号处理过程中干扰较大情况下，有源与无源雷达协同的联合发射和接收的波束形成。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，更进一步涉及阵列信号处理技术领域中的一种基于有源-无源雷达协同的联合收发波束形成方法。本发明可用于雷达信号处理过程中干扰较大情况下，有源与无源雷达协同的联合发射和接收的波束形成。

背景技术

自适应波束形成，也称为空域自适应滤波，即通过在接收端对空间阵元进行加权相加处理，抑制空间干扰和噪声，增强有用信号，以得到期望的输出结果。自适应求解阵元最优权失量的方法称为波束形成方法。

无源雷达自身不发射信号，通过研究无线通信源即非合作的机会照射源反射的雷达回波来获得目标的有关信息。相比有源雷达，无源雷达减少了与发射机相关的制造成本，体积小且更加经济；由于无源雷达自身不发射电磁波，探测设备和反辐射导弹不能利用电磁信号对无源雷达进行捕捉、跟踪和攻击。

西安电子科技大学在其申请的专利文献“相干MIMO雷达的收发稳健降维自适应波束形成方法”(申请号：201310648827.9申请公开号：CN103605122A)中公开一种相干MIMO雷达的收发稳健降维自适应波束形成方法。该方法包括如下步骤：步骤1，将相干MIMO雷达中的发射-接收二维权分量分离为发射权矢量和接收权矢量，实现降维；步骤2，基于双边导向矢量误差模型，利用二阶凸优化算法推导双二次代价函数及约束条件；步骤3，利用双迭代方法计算波束形成所需的最优权矢量；步骤4，用最优权矢量稳健实现自适应波束形成。该方法存在的不足之处是：该方法仅适用于有源MIMO雷达的波束形成，不能利用无源雷达的优点针对无源雷达进行波束形成。

Liu Jun，Li Hongbin，B.Himed等人在其发表的论文“Joint optimization oftransmit and receive beamforming in active arrays”(IEEE Signal ProcessingLetters，21(1)，39-42 2013)提出了一种利用迭代优化方法来求解联合发射和接收波束形成问题的方法。该方法的实现步骤是：步骤1，建立信号模型；步骤2，确定信干噪比表达式；步骤3，用迭代优化方法求解矢量，实现波束形成。该方法存在的不足之处在于：该方法针对有源雷达进行波束形成，适用范围存在局限性，不能针对无源雷达进行波束形成设计。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种有源-无源雷达协同的联合收发波束形成方法。该方法可以利用无源雷达优点，适用范围广，经济可靠，同时可以有效抑制干扰，从而解决雷达信号处理过程中干扰较大情况下，有源与无源雷达协同的联合发射和接收的波束形成问题。

本发明的实现思路是：首先，设置雷达天线阵列；然后，获得级联后的接收信号；接着，根据输出信干噪比最大化的准则，确定发射权矢量和接收权矢量的代价函数；然后，通过交替迭代方法确定发射权矢量和接收权矢量；最后，利用得到的发射和接收权矢量进行波束形成，实现基于有源-无源雷达协同的联合收发波束形成。

本发明的具体步骤如下：

(1)设置雷达天线阵列：

同位设置发射探测波形并接收信号的有源雷达天线阵列和不发射波形仅接收外辐射源信号的无源雷达天线阵列；

(2)获得级联后的接收信号：

(2a)将有源雷达天线阵列通道的目标回波信号进行匹配滤波，得到有源接收信号；