[发明专利]一种多径利用的自适应相干波束形成方法

说明书

本发明公开了一种多径利用的自适应相干波束形成方法，主要解决现有技术在低空多径环境中多径相干信号无法有效接收的问题。其实现方案是：1.在窄带多径环境下，雷达产生发射信号，得到阵列雷达回波数据；2.根据回波数据，计算阵列协方差矩阵；3.对阵列协方差矩阵进行特征分解，得到信号子空间和噪声子空间，4.根据信号子空间与噪声子空间的正交性，估计多径反射系数；5.对多径反射系数进行约束，求得最优加权向量；6.根据最优加权向量，得到自适应波束形成；本发明通过约束反射系数求得最优加权向量进行自适应波束形成，有效利用了多径相干信息，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，特别涉及一种自适应相干波束形成方法，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，提出一种多径利用的自适应相干波束形成的方法，以有效利用多径信息进行自适应相干波束形成，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；

(2)根据回波数据X，计算阵列协方差矩阵R_x；

(3)根据阵列协方差矩阵R_x，估计多径反射系数

(4)对多径反射系数进行约束，求得最优加权向量W_opt：

4a)对回波数据X在各阵元上的分量进行加权求和，求得阵列输出y：

y＝W^HX

＝W^H[a(θ₁)+ρa(θ₂)]S+W^HP

＝W^Ha(θ₁)S+W^Hρa(θ₂)S+W^HP

其中，(·)^H表示矩阵的共轭转置运算，W为加权向量，a(θ₁)为直达波方向的导向矢量，a(θ₂)为多径波方向的导向矢量，ρ为多径反射系数，P＝[p₁,p₂,…,p_N]^T为阵列的高斯白噪声，N表示阵元个数，W^Ha(θ₁)S为直达波信号分量，W^Hρa(θ₂)S为多径波信号分量；