[发明专利]基于斜投影的多径利用相干波束形成方法

说明书

本发明公开了一种基于斜投影的多径利用相干波束形成方法，主要解决现有技术在多径环境中多径相干信号无法有效接收的问题。其方案是：根据回波数据，得到直达波导向矢量和反射波导向矢量的正交投影矩阵；根据直达波导向矢量和反射波导向矢量的正交投影矩阵，得到相对应的斜投影算子；根据得到的两个斜投影算子，计算斜投影后的直达波和反射波信号；对斜投影后的直达波和反射波信号分别做波束形成并将结果合并，得到总的输出信号；本发明由于对回波信号分别向直达波和反射波方向做斜投影，并将直达波信号和反射波信号的波束形成结果合并，有效利用了多径信息，提高了回波信号的信噪比，可用于对多径环境中多径相干信号的有效接收。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种相干波束形成方法，可用于对多径环境中多径相干信号有效接收。

背景技术

雷达在进行低空探测时，回波信号中不仅包含直达波信号，还包括多径波信号。在多径效应的影响下，直达波和多径波互为相干源信号，多径相干干扰会对消期望信号，导致信噪比急剧下降，传统波束形成算法性能将快速下降甚至失效，多径效应严重影响着低仰角目标的探测性能。为解决此问题，多径干扰波束形成算法得到广泛地研究，目前，根据对多径干扰的处理方式不同，可分为多径干扰抑制波束形成算法和多径信号接收波束形成算法。其中：

多径干扰抑制波束形成算法，主要是通过解相干处理或线性约束实现期望信号的有效接收。典型的解相干处理算法是空问平滑算法，该算法可以有效地实现解相干处理，但是牺牲了阵列的有效孔径，且稳健性较差。

多径信号接收波束形成算法，是对多径信号联合接收，目的是为充分利用多径信号信息。通过在期望信号和多径干扰来向附近施加最差性能约束实现多径信号的联合接收，且具有较好的稳健性，但该算法需估计多径干扰来向，且存在当输入信噪比增加时性能下降、输出信噪比低的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有方法的不足，提出一种基于斜投影的多径利用相干波束形成方法，以有效利用多径信息进行相干波束形成，提高回波信号的信噪比。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)在窄带多径环境下，雷达产生发射信号S，得到阵列雷达回波数据X，该回波数据X中含有直达波导向矢量a(θ₁)和反射波导向矢量a(θ₂)；

(2)根据直达波导向矢量a(θ₁)和反射波导向矢量a(θ₂)，得到合成导向矢量C、直达波导向矢量D和新的反射波导向矢量M，并分别张成合成子空间C、直达波子空间D和反射波子空间M；

(3)根据直达波导向矢量D和新的反射波导向矢量M，分别向直达波子空间D和反射波子空间M做投影，得到直达波导向矢量的正交投影矩阵和反射波导向矢量的正交投影矩阵

(4)根据反射波导向矢量的正交投影矩阵和直达波导向矢量的正交投影矩阵分别得到沿反射波子空间向直达波子空间做斜投影的斜投影算子E_D|M和沿直达波子空间向反射波子空间做斜投影的斜投影算子E_M|D；

(5)根据沿反射波子空间向直达波子空间做斜投影的斜投影算子E_D|M和沿直达波子空间向反射波子空间做斜投影的斜投影算子E_M|D，得到斜投影后的直达波信号X_D|M和反射波信号X_M|D；

5a)根据(5)得到的两个斜投影算子E_D|M和E_M|D，合成子空间分别向直达波子空间和反射波子空间做斜投影，得到斜投影后直达波方向矢量E_D|MC和斜投影后反射波方向矢量E_M|DC；