[发明专利]雷达天线阵列的自适应波束形成方法和系统

说明书

本发明提供了雷达天线阵列的自适应波束形成方法和系统，包括：获取雷达天线阵列的快拍采样接收信号；根据快拍采样接收信号得到雷达天线阵列的采样协方差矩阵；获取Capon波束形成器的波束形成矢量，波束形成矢量包括期望信号导向矢量；对采样协方差矩阵进行特征值分解，得到重构的干扰加噪声协方差矩阵；对期望信号导向矢量进行修正，得到修正的期望信号；根据重构的干扰加噪声协方差矩阵和修正的期望信号，得到雷达天线阵列的加权矢量；根据加权矢量和快拍采样接收信号得到雷达天线阵列的自适应波束，该算法简捷，可以提高雷达天线阵列的自适应波束形成的抗干扰能力和稳健性。

技术领域

本发明涉及数字信号技术领域，尤其是涉及雷达天线阵列的自适应波束形成方法和系统。

背景技术

波束形成是阵列信号处理领域的一个重要的研究内容，广泛应用于雷达、声呐、无线通信、语音信号处理、医疗成像、地震学等领域。近年来随着5G通信技术的迅猛发展，作为其中的一项关键技术，阵列天线波束形成，尤其是针对大规模阵列天线的波束形成研究成为了一大热点。在众多自适应波束形成的算法中，Capon波束形成算法由于具有性能良好、表达形式灵活的优点因而备受研究者青睐。但是该算法只有在特定的情形下才具有良好的性能，即该算法需要对阵型、信号模型等作出一些假设，当假定的条件不满足时，其性能将会严重下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供雷达天线阵列的自适应波束形成方法和系统，该算法简捷，可以提高雷达天线阵列的自适应波束形成的抗干扰能力和稳健性。

第一方面，本发明实施例提供了一种雷达天线阵列的自适应波束形成方法，所述方法包括：

获取雷达天线阵列的快拍采样接收信号；

根据所述快拍采样接收信号得到所述雷达天线阵列的采样协方差矩阵；

获取Capon波束形成器的波束形成矢量，所述波束形成矢量包括期望信号导向矢量；

对所述采样协方差矩阵进行特征值分解，得到重构的干扰加噪声协方差矩阵；

对所述期望信号导向矢量进行修正，得到修正的期望信号；

根据所述重构的干扰加噪声协方差矩阵和所述修正的期望信号，得到所述雷达天线阵列的加权矢量；

根据所述加权矢量和所述快拍采样接收信号得到所述雷达天线阵列的自适应波束。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述获取雷达天线阵列的快拍采样接收信号，包括：

获取雷达天线阵列的期望信号、干扰信号和噪声信号；

根据所述期望信号、所述干扰信号和所述噪声信号，构建所述快拍采样接收信号。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述根据所述期望信号、所述干扰信号和所述噪声信号，构建所述快拍采样接收信号，包括：

根据下式计算所述快拍采样接收信号：

x(k)＝s(k)+i(k)+n(k)

其中，x(k)为所述快拍采样接收信号，s(k)为所述期望信号，i(k)为所述干扰信号，n(k)为所述噪声信号，k为采样快拍数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述对所述采样协方差矩阵进行特征值分解，得到重构的干扰加噪声协方差矩阵，包括：

对所述采样协方差矩阵进行特征值分解，得到第一特征值对角矩阵、第一特征向量矩阵、第二特征值对角矩阵和第二特征向量矩阵；

根据噪声信号的平均能量，将所述第一特征值对角矩阵修正为第一特征值对角矩阵估计值；