一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法与流程

技术特征：
1.一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法，其特征在于，包括：步骤1、对阵列接收数据的采样协方差矩阵进行特征分解，将期望信号和干扰的特征值对应的特征矢量称为信号子空间，将剩余特征值对应的特征矢量称为噪声子空间；根据噪声子空间对应的特征值得到噪声功率的估计值；步骤2、根据步骤1中信号子空间和噪声子空间的正交性，获得全空间的谱值，通过对谱值进行谱峰搜索得到期望信号与干扰的初始角度，根据已知阵列形状获得初始角度对应的名义导向矢量；将得到期望信号与干扰的名义导向矢量向步骤1中的噪声子空间投影获取期望信号和干扰导向矢量的误差矢量；步骤3、利用步骤2中的期望信号和干扰的名义导向矢量以及误差矢量，依据子空间正交性原理，进行期望信号和干扰的导向矢量更新估计，得到期望信号和干扰导向矢量的估计值；步骤4、根据步骤1中的噪声功率估计值，步骤3中的期望信号和干扰导向矢量的估计值以及阵列接收数据的采样协方差矩阵中的期望信号和干扰部分，进行干扰加噪声协方差矩阵的重构，得到重构的干扰加噪声协方差矩阵；步骤5、基于步骤3中估计得到的期望信号导向矢量与步骤4重构的干扰加噪声协方差矩阵，对阵列接收数据进行波束形成。2.根据权利要求1所述的一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法，其特征在于：所述步骤1具体实现如下：阵列接收数据的采样协方差矩阵为：其中，x(k)表示阵列在时刻k接收的数据，k表示快拍数，h表示矩阵或者向量的共轭转置运算；对采样协方差矩阵进行特征分解得到：其中，m表阵元数，表示按照降序排列的特征值，为该特征值对应的特征矢量；表示特征矢量矩阵，表示由特征值组成的对角矩阵；表示前l个特征值对应的特征矢量矩阵，并将其称为信号子空间，表示前l个特征值组成的对角矩阵，l表示期望信号和干扰的数量；由剩余m-l个特征值对应的特征矢量矩阵，并将其称为噪声子空间，表示剩余m-l个特征值组成的对角矩阵，根据特征分解的性质，剩余m-l个特征值对应的为噪声的功率，则噪声功率的估计值表示为：3.根据权利要求1所述的一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法，其特征在于，
所述步骤2中，包括：(21)根据步骤1中信号子空间和噪声子空间的正交性，获得全空间的谱值为：其中，表示角度θ对应的名义导向矢量，θ表示全空间。通过对谱值进行谱峰搜索得到期望信号与干扰的初始角度分别为和根据已知阵列形状获得初始角度对应的名义导向矢量为(22)将得到期望信号与干扰的名义导向矢量向步骤1中的噪声子空间投影获取期望信号和干扰导向矢量的误差矢量为：其中，||||2表示矩阵或者矢量的范数。4.根据权利要求1所述的一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法，其特征在于，所述步骤3中期望信号和干扰导向矢量的估计值，为：其中，b
i
表示搜索区间[-b,b]中以η为间隔的第i个值，b表示搜索区间的上界，表示搜索的总次数。5.根据权利要求1所述的一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法，其特征在于，所述步骤4中重构的干扰加噪声协方差矩阵，为：其中，表示估计得到的干扰导向矢量矩阵，表示估计得到的干扰的功率矩阵，i表示单位对角矩阵。6.根据权利要求1所述的一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法，其特征在于，所述步骤5中基于步骤3中估计得到的期望信号导向矢量与步骤4重构的干扰加噪声协方差矩阵，对阵列接收数据进行波束形成，包括：根据重构的干扰加噪声协方差矩阵以及估计得到的期望信号的导向矢量，该波束形成器的权矢量表示为：其中，表示估计得到的期望信号导向矢量；根据该权矢量对阵列接收的数据进行波束形成：y(k)＝w
h
x(k)其中，y(k)表示波束形成器的输出信号，实现对期望信号的增强以及对干扰和噪声的
抑制。

技术总结
本发明公开了一种相关干扰源下的稳健自适应波束形成方法，包括：对采样协方差矩阵特征分解，并将特征向量划分为信号子空间和噪声子空间；根据特征值估计噪声功率；利用子空间正交性，估计期望信号与干扰的初始角度，根据已知阵列形状获得初始角度对应的名义导向矢量，并向噪声子空间投影获取名义导向矢量的误差矢量；依据子空间正交性，进行导向矢量更新估计，得到期望信号和干扰的导向矢量；根据估计到的期望信号和干扰导向矢量与采样协方差矩阵的期望信号和干扰部分，重构干扰加噪声协方差矩阵；基于估计得到的期望信号导向矢量与重构的干扰加噪声协方差矩阵，对阵列接收数据进行波束形成。进行波束形成。进行波束形成。


技术研发人员：叶中付 杨会超
受保护的技术使用者：中国科学技术大学
技术研发日：2021.12.18
技术公布日：2022/3/25