[发明专利]一种基于波束方向图的旁瓣对消器辅助通道天线选择方法

说明书

本发明公开一种基于波束方向图的旁瓣对消器辅助通道天线选择方法，对于以单个阵元为单位的辅助通道天线位置选择，首先常规波束形成得到主通道方向图，计算其在干扰方向上的高度；依据最小功率准则设计辅助通道方向图，辅助通道方向图在干扰方向上要与主通道方向图等高；计算两通道的叠加方向图，找到由于辅助通道造成的主通道方向图的主瓣畸变与辅助通道所选天线位置的关系，依照主瓣畸变最小准则选择最优的辅助通道天线位置。本发明方法能够用于任意阵列旁瓣对消器辅助通道的天线选择，从方向图的角度出发，实现了干扰信号的对消，同时保证了期望信号不因辅助通道的引入而受到削弱，是一种能够广泛适应的旁瓣对消器辅助通道天线选择方法。

技术领域

本发明属于阵列信号处理技术领域，尤其涉及一种基于波束方向图的旁瓣对消器辅助通道天线选择方法。

背景技术

阵列接受到的信号通常由期望信号、干扰信号与噪声组成，如何消除接收信号中的干扰与噪声部分，设计最优波束形成器，一直是阵列信号处理的热点。 传统的方法已有最小方差无畸变响应（MVDR）波束形成器、最小功率无畸变响应（MPDR）波束形成器等等，这些方法都需要对全部阵元接受信号的相关矩阵进行求逆操作，其运算复杂度较高。这在实际应用时，有时会对实时性产生影响。

为了降低运算量，旁瓣对消器是一种有效的解决方法。旁瓣对消器是一种常用的空域抗干扰手段，其抗干扰原理是主通道天线与辅助通道天线均接受到带有干扰的信号，选择最佳权值使辅助天线的干扰输出尽可能接近主通道，从而抵消主通道的干扰。旁瓣对消器通常选择一部分阵元组成辅助通道，在运算过程中只需要对辅助通道部分的阵元接收信号的相关矩阵进行求逆，相较于传统的方法，大大降低了运算复杂度。现有的旁瓣对消方法大都是采用最小输出功率的方法，使主通道与辅助通道的输出差的功率最小，从而实现干扰信号的对消。但在实际应用中，在消除干扰的同时，目标信号也被部分抵消，这一定程度上影响了旁瓣对消器的性能。如何降低辅助通道对期望信号的削弱，成为影响旁瓣对消器性能的重要因素。

传统的旁瓣对消器，通常是给定辅助通道与主通道，优化权重实现对消。实际应用中，不同的辅助通道位置对旁瓣对消器的性能影响也是显著的。

发明内容

为了解决上述已有技术存在的不足，基于实际中旁瓣对消器对期望信号最大化保留与辅助通道位置最优化的需求，本发明采用任意线阵或者平面阵列，提出一种基于波束方向图的旁瓣对消器辅助通道天线选择方法，本发明的具体技术方案如下：

一种基于波束方向图的旁瓣对消器辅助通道天线选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获得主通道波束方向图，计算其在干扰方向的幅值；

S2：计算辅助通道波束方向图约束条件，辅助通道在干扰方向的幅值与主通道对应方向上的幅值相同；

S3：依据最小输出功率准则并结合步骤S2的辅助通道波束方向图约束条件设计辅助通道方向图，得到对应的权重矢量；

S4：计算旁瓣对消器的主瓣畸变，得到主瓣畸变与辅助通道天线位置的关系；

S5：选取使得主瓣畸变最小的天线位置作为最优的辅助通道天线位置。

进一步地，对于以单个阵元为单位的辅助通道天线位置选择，所述步骤S1的具体过程为：

设旁瓣对消器接收信号由期望信号、K个干扰与噪声组成，噪声为零均值高斯白噪声，接收天线阵共有M个阵元，选取N个阵元组成辅助通道，

主通道的输出，其中，为主通道指向期望信号的阵列导向矢量，为主通道阵元接收到的噪声矢量；为主通道指向K个干扰的阵列导向矢量组成的矩阵，为指向第i个干扰的阵列导向矢量，i=1,2,…,K；为t时刻接收到的K个干扰信号组成的列向量；