12] 子空間獲取模塊300,用于根據(jù)空時積分協(xié)方差矩陣，確定雜波加噪聲子空間；
[0113] 導(dǎo)向矢量獲取模塊400,用于建立導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，并根據(jù) 半定規(guī)劃松弛法求解得到目標(biāo)回波信號的實際導(dǎo)向矢量；
[0114] 權(quán)值系數(shù)獲取模塊500,用于根據(jù)最小方差無失真方法，獲取陣列天線的權(quán)值系 數(shù)。
[0115] 進一步的，在所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)中，所述矩 陣構(gòu)建模塊200具體包括：
[0116] 模型建立單元，用于建立陣列天線接收信號模型x(t)=ast(9〇，fd())s(t)+nEn(t); 其中，s(t)為期望目標(biāo)的回波信號，ast(0〇，fd〇)為空時導(dǎo)向矢量，ncn(t)為地雜波信號加空 間白噪聲；
[0117] 矩陣獲取單元，用于當(dāng)記回波信號到達(dá)角位于的空間角度區(qū)間為Θ，多普勒頻率 區(qū)間為F，則根據(jù)雷達(dá)回波信號到達(dá)角和多普勒頻率的估計值構(gòu)建空時積分協(xié)方差矩陣為
[0118] 進一步的，在所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)中，所述子 空間獲取模塊300具體包括：
[0119] 分解單元。用于對空時積分協(xié)方差矩陣為
進行特 征值分解得到信號子空間E;其中E=[ei 62…ep]，ei是第i個主特征值所對應(yīng)的主特征向 量，i的取值范圍是[1，2，P]，且i為整數(shù)，P為主特征值的個數(shù)；
[0120] 正交單元，用于根據(jù)信號子空間E，得到其正交補空間怎，且
[0121] 進一步的，在所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)中，所述導(dǎo) 向矢量獲取模塊400具體包括：
[0122] 導(dǎo)向矢量估計器獲取單元，用于根據(jù)波束形成器抑制雜波和噪聲之后的輸出功率
，及最大化期望信號輸出功率準(zhǔn)則，確定導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約 束條件為：
[0123]
[0124] 其中護為F的補集，?為Θ的補集，N為雷達(dá)天線陣元數(shù)目，Μ為每個天線陣元發(fā)射 脈沖數(shù)目，
ιΚ為對回波信號的采樣快拍數(shù)目；
[0125] 實際導(dǎo)向矢量求解單元，用于根據(jù)半定規(guī)劃松弛法求解得到目標(biāo)回波信號的實際 導(dǎo)向矢量4。。
[0126] 進一步的，在所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)中，所述權(quán) 值系數(shù)獲取模塊500中根據(jù)= 1得出陣列天線的權(quán)值系勤
[0127] 綜上所述，本發(fā)明提供了導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成方法及系 統(tǒng)，方法包括:初始化機載平臺的飛行高度、速度及目標(biāo)回波信號的到達(dá)角，并確定雷達(dá)回 波信號的多普勒頻率;建立陣列天線的接收信號模型，并根據(jù)雷達(dá)回波信號到達(dá)角和多普 勒頻率的估計值構(gòu)建空時積分協(xié)方差矩陣;根據(jù)空時積分協(xié)方差矩陣，確定雜波加噪聲子 空間；建立導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，并根據(jù)半定規(guī)劃松弛法求解得到目標(biāo) 回波信號的實際導(dǎo)向矢量;根據(jù)最小方差無失真方法，獲取陣列天線的權(quán)值系數(shù)。本發(fā)明能 夠獲得期望目標(biāo)導(dǎo)向矢量的最優(yōu)估計值，使得波束形成器在成功抑制雜波的前提下，只在 期望目標(biāo)方向形成波束，避免了對噪聲功率的放大，從而進一步擴大波束形成器的輸出信 干噪比。
[0128] 可W理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可W根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及本發(fā) 明構(gòu)思加 W等同替換或改變，而所有運些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保 護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成方法，其特征在于，所述方法包 括以下步驟： A、 初始化機載平臺的飛行高度、速度及目標(biāo)回波信號的到達(dá)角，并確定雷達(dá)回波信號 的多普勒頻率； B、 建立陣列天線的接收信號模型，并根據(jù)雷達(dá)回波信號到達(dá)角和多普勒頻率的估計值 構(gòu)建空時積分協(xié)方差矩陣； C、 根據(jù)空時積分協(xié)方差矩陣，確定雜波加噪聲子空間； D、 建立導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，并根據(jù)半定規(guī)劃松弛法求解得到目標(biāo) 回波信號的實際導(dǎo)向矢量； E、 根據(jù)最小方差無失真方法，獲取陣列天線的權(quán)值系數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成方法，其特征在 于，所述步驟B具體包括： 81、建立陣列天線接收信號模型1(1:)=331；(9()彳(：1())8(1:)+11。 11(1:);其中，8(1:)為期望目標(biāo) 的回波信號，ast(0Q，fdQ)為空時導(dǎo)向矢量，nc;n(t)為地雜波信號加空間白噪聲； B2、記回波信號到達(dá)角位于的空間角度區(qū)間為Θ，多普勒頻率區(qū)間為F，則根據(jù)雷達(dá)回 波信號到達(dá)角和多普勒頻率的估計值構(gòu)建空時積分協(xié)方差矩陣為3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成方法，其特征在 于，所述步驟C具體包括： C1、對空時積分協(xié)方差矩陣為進行特征值分解得到信 / Θ 號子空間E;其中E=[ei e2…eP]，ei是第i個主特征值所對應(yīng)的主特征向量，i的取值范圍 是[1，2，P]，且i為整數(shù)，P為主特征值的個數(shù)； C2、根據(jù)信號子空間E，得到其正交補空間?，且;其中，astQ為期望目標(biāo)回波 信號的實際導(dǎo)向矢量，左為雜波加噪聲子空間。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成方法，其特征在 于，所述步驟D具體包括： D1、根據(jù)波束形成器抑制雜波和噪聲之后的輸出功4 最大化期望 信號輸出功率準(zhǔn)則，確定導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約束條件為：其中F為F的仲果，?刀w的仲果，N73·菌込大線件兀數(shù)曰，M73母7丨、大線件元發(fā)射脈沖 數(shù)目 M:，K為對回波信號的采樣快拍數(shù)目； D2、根據(jù)半定規(guī)劃松弛法求解得到目標(biāo)回波信號的實際導(dǎo)向矢量之"。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成方法，其特征在于，所述步驟E中根據(jù)= 1得出陣列天線的權(quán)值系婁6. -種導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形^^、％，^|、」^|1」，包括： 初始化模塊，用于初始化機載平臺的飛行高度、速度及目標(biāo)回波信號的到達(dá)角，并確定 雷達(dá)回波信號的多普勒頻率； 矩陣構(gòu)建模塊，用于建立陣列天線的接收信號模型，并根據(jù)雷達(dá)回波信號到達(dá)角和多 普勒頻率的估計值構(gòu)建空時積分協(xié)方差矩陣； 子空間獲取模塊，用于根據(jù)空時積分協(xié)方差矩陣，確定雜波加噪聲子空間； 導(dǎo)向矢量獲取模塊，用于建立導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，并根據(jù)半定規(guī) 劃松弛法求解得到目標(biāo)回波信號的實際導(dǎo)向矢量； 權(quán)值系數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)最小方差無失真方法，獲取陣列天線的權(quán)值系數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)，其特征在 于，所述矩陣構(gòu)建模塊具體包括： 模型建立單元，用于建立陣列天線接收信號模型1(1：)=331；(9()彳(：1())8(1：)+11。 11(1：);其中，8 (t)為期望目標(biāo)的回波信號，ast(0Q，fdQ)為空時導(dǎo)向矢量， nc;n(t)為地雜波信號加空間白噪 聲； 矩陣獲取單元，用于當(dāng)記回波信號到達(dá)角位于的空間角度區(qū)間為Θ，多普勒頻率區(qū)間 為F，則根據(jù)雷達(dá)回波信號到達(dá)角和多普勒頻率的估計值構(gòu)建空時積分協(xié)方差矩陣為8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)，其特征在 于，所述子空間獲取模塊具體包括： 分解單元。用于對空時積分協(xié)方差矩陣戈〖進行特征值 分解得到信號子空間E;其中E=[ei e2…eP]，ei是第i個主特征值所對應(yīng)的主特征向量，i 的取值范圍是[1，2，P]，且i為整數(shù)，P為主特征值的個數(shù)； 正交單元，用于根據(jù)信號子空間E，得到其正交補空間￡，且= 0 ;其中，astQ為期 望目標(biāo)回波信號的實際導(dǎo)向矢量，￡為雜波加噪聲子空間。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)，其特征在 于，所述導(dǎo)向矢量獲取模塊具體包括： 導(dǎo)向矢量估計器獲取單元，用于根據(jù)波束形成器抑制雜波和噪聲之后的輸出功率，及最大化期望信號輸出功率準(zhǔn)則，確定導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約 束條件為：其中FSF的補集，?為Θ的補集，N為雷達(dá)天線陣元數(shù)目，Μ為每個天線陣元發(fā)射脈沖 數(shù)目2，Κ為對回波信號的采樣快拍數(shù)目； 實際導(dǎo)向矢量求解單元，用于根據(jù)半定規(guī)劃松弛法求解得到目標(biāo)回波信號的實際導(dǎo)向 矢量。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成系統(tǒng)，其特征在 于，所述權(quán)值系數(shù)獲取模塊中根據(jù)得出陣列天線的權(quán)值系I
【專利摘要】本發(fā)明提供了導(dǎo)向矢量失配下的機載雷達(dá)穩(wěn)健空時波束形成方法及系統(tǒng)，方法包括：初始化機載平臺的飛行高度、速度及目標(biāo)回波信號的到達(dá)角，并確定雷達(dá)回波信號的多普勒頻率；建立陣列天線的接收信號模型，并根據(jù)雷達(dá)回波信號到達(dá)角和多普勒頻率的估計值構(gòu)建空時積分協(xié)方差矩陣；根據(jù)空時積分協(xié)方差矩陣，確定雜波加噪聲子空間；建立導(dǎo)向矢量估計器的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，并根據(jù)半定規(guī)劃松弛法求解得到目標(biāo)回波信號的實際導(dǎo)向矢量；根據(jù)最小方差無失真方法，獲取陣列天線的權(quán)值系數(shù)。本發(fā)明能夠獲得期望目標(biāo)導(dǎo)向矢量的最優(yōu)估計值，使波束形成器在成功抑制雜波并只在期望目標(biāo)方向形成波束，避免對噪聲功率放大，從而擴大波束形成器的輸出信干噪比。
【IPC分類】G01S7/28
【公開號】CN105629206
【申請?zhí)枴緾N201610122010
【發(fā)明人】黃磊, 李強, 張基宏, 張沛昌, 廖斌, 趙博, 周漢飛
【申請人】深圳大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月3日