[发明专利]零点约束的稳健自适应波束形成方法

权利要求书

1.一种零点约束的稳健自适应波束形成方法，特征在于包括如下步骤：

步骤1、协方差矩阵特征值分解：以数字相控阵天线一维等距线阵接收远场窄带信号来建立自适应波束形成的阵列信号模型，根据自适应阵列天线获得的协方差矩阵的特性，结合归一化采样协方差矩阵估计，得到最大似然估计协方差矩阵，对该协方差矩阵进行特征分解，获得协方差矩阵的特征矢量和特征值；

步骤2、确定目标方向的导向矢量：在阵列接收信号协方差矩阵的特征矢量中，采用与目标方向导向矢量的先验估计值相关性最高的搜索原则，寻找目标信号的特征矢量，将目标信号的特征矢量代替目标方向导向矢量；

步骤3、构建对消矩阵和对阵列协方差矩阵进行投影对消处理：采用步骤2搜索得到的目标信号特征矢量构建对消矩阵，将对消矩阵用于计算投影对消后的协方差矩阵，对经过投影对消之后的协方差矩阵进行对角补偿，修正协方差矩阵每个对角元素误差的估计值，得到接近真实协方差矩阵的对角元素；

步骤4、生成阵列权矢量和阵列方向图：根据最小均方误差准则，基于对消后的协方差矩阵生成阵列权向量和阵列方向图，为达到在阵列方向图旁瓣干扰处产生有效零陷的目的，构建由干扰方向导向矢量组成的约束矩阵C，然后采用正交投影的原理，将阵列权矢量向约束矩阵的零空间进行投影，得到自适应波束形成最优权矢量。

2.如权利要求1所述的零点约束的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：在步骤1中，根据阵列接收信号X(t)和采样数L，得到协方差矩阵的最大似然估计值t为时间，上标H表示矩阵共轭转置。

3.如权利要求2所述的零点约束的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：根据特征向量矩阵U＝[u₁,u₂,...,u_N]和特征值矩阵Σ＝diag(λ₁,λ₂,...,λ_N)，对最大似然估计值R进行特征值分解，得到R＝UΣU^H，λ_i,i＝1,2,...,N为R的特征向量u_i,i＝1,2,...,N对应的特征值。

4.如权利要求1所述的零点约束的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：在步骤2中，搜索协方差矩阵中与目标方向导向矢量的先验估计值最接近的特征矢量u₁，作为目标信号的特征矢量，用目标信号的特征向量代替目标方向导向矢量。

5.如权利要求3所述的零点约束的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：以目标方向导向矢量的先验估计值与接收信号的协方差矩阵中特征矢量相关系数最大为准则，在阵列接收信号协方差矩阵的特征矢量中搜索与估计的目标方向导向矢量相关性最高的特征向量确定目标信号的特征向量u₁，其中u_i,i＝1,2,...,N为R的特征向量。

6.如权利要求1或3所述的零点约束的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：在步骤3中，由步骤2搜索得到目标信号的特征矢量u₁，生成相应的对消矩阵经过对消之后的协方差矩阵为R′＝BRB^H，将R′进行展开

其中u_i,i＝1,2,...,N为R的特征向量； R′中已滤除关于目标信号的特征矢量，为了保证R′的非奇异性，对其进行补偿，生成补偿后的协方差矩阵R″＝R′+γI，其中，I为单位矩阵，γ为一极小常数，取值范围在0.01至0.09之间。

7.如权利要求6所述的零点约束的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：根据最小均方误差准则，得到零点约束前的最优权矢量为了确保阵列方向图在干扰处生成零陷，构建由干扰方向导向矢量组成的约束矩阵C，采用正交投影的原理，获得向C零空间做投影的投影矩阵E＝I-C(C^HC)^-1C^H，进而求得最优阵列权矢量w′_opt＝Ew_opt。