[发明专利]一种基于非高斯非圆信号特性的稳健自适应波束形成方法

权利要求书

1.一种基于非高斯非圆信号特性的稳健自适应波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、利用Capon功率谱获取期望信号和干扰的初始波达方向角度，并将全空间划分为期望信号区域、干扰区域和噪声区域，再利用噪声区域内的Capon功率平均值估计噪声功率；

步骤2、根据已知的均匀线阵阵列结构和步骤1中的初始波达方向角度，获取期望信号和干扰的名义导向矢量；利用均匀线阵阵列接收数据的采样协方差矩阵的特征向量作为与名义导向矢量垂直的误差矢量；在步骤1中的期望信号区域和干扰区域内，基于Capon功率最大化准则进行导向矢量更新，估计得到期望信号和干扰的导向矢量；

步骤3、利用步骤1中估计的噪声功率以及步骤2中估计的期望信号和干扰的导向矢量重构干扰加噪声协方差矩阵，并估计期望信号和干扰的非圆系数；

步骤4、基于步骤2中估计的导向矢量以及步骤3中估计的非圆系数，重构伪协方差矩阵，并进行期望信号导向矢量的扩展以及协方差矩阵的扩展，基于扩展的期望信号导向矢量以及协方差矩阵，对阵列接收的信号进行波束形成。

2.根据权利要求1所述的一种基于非高斯非圆信号特性的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：

所述步骤1具体包括：

(11)利用Capon功率谱获取期望信号和干扰的初始波达方向角度，并将全空间划分为期望信号区域、干扰区域和噪声区域：

对于角度θ，对应的Capon功率为：

其中，表示角度θ对应的名义导向矢量，M表示阵元数，^T表示矩阵或者向量的转置运算，λ＝v/f为窄带信号源的波长，v表示信号源的传播速度，f表示信号源的频率。表示阵列接收数据的采样协方差矩阵，K表示快拍数，x(k)表示阵列在时刻k接收的数据，H表示矩阵或者向量的共轭转置运算，Θ表示全空间，计算全空间的Capon功率谱，通过谱峰搜索，获取期望信号和干扰的初始波达方向角度，记为L为期望信号和干扰的总数；

依据估计得到的初始波达方向角度，将全空间划分为期望信号区域干扰区域Θ_i＝Θ₁∪Θ₂∪…∪Θ_L-1和噪声区域Θ_n＝Θ-Θ_s-Θ_i，其中，D₀表示期望信号区域范围的一半，D_l表示第l个干扰区域范围的一半；

(12)利用噪声区域内的Capon功率平均值估计噪声功率：

噪声区域内的Capon功率平均值为：

称为残留噪声功率，其中，Q表示噪声区域Θ_n中的采样点数，则噪声功率的估计值表示为：

3.根据权利要求1所述的一种基于非高斯非圆信号特性的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：所述步骤2的步骤包括：

(21)根据已知的均匀线阵和步骤1中的初始波达方向角度，获取期望信号和干扰的名义导向矢量：

(22)利用均匀线阵接收数据的采样协方差矩阵的特征向量作为与名义导向矢量垂直的误差矢量：

基于信号子空间和噪声子空间的正交性，选出与信号源名义导向矢量最正交的特征矢量作为与名义导向矢量垂直的误差矢量，即：

其中，u_m表示按照降序排列的第m个特征值对应的特征向量，| |表示取模运算；

(23)在步骤1中的期望信号区域和干扰区域内，基于Capon功率最大化准则进行导向矢量更新，估计得到期望信号和干扰的导向矢量：

基于Capon功率最大化，估计得到期望信号和干扰的导向矢量为：

其中，

表示第l个导向矢量第p次更新对应的导向矢量，η_p表示在[-b,b]之间以Δ为间隔的第p个值，b表示搜索范围的边界，P表示迭代的总次数，|| ||₂表示矩阵或者向量的范数。