一種基于數(shù)據(jù)重構(gòu)的稀布陣數(shù)字波束形成方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于數(shù)據(jù)重構(gòu)的稀布陣數(shù)字波束形成方法，包括以下步驟：步驟1，確定系統(tǒng)陣列天線個數(shù)和射頻通道數(shù)量；步驟2，根據(jù)陣列結(jié)構(gòu)，設(shè)計壓縮采樣網(wǎng)絡(luò)矩陣，將陣列天線各陣元接收的信號投影到采樣網(wǎng)絡(luò)矩陣上進行壓縮采樣，得到壓縮采樣數(shù)據(jù)；步驟3，對壓縮采樣得到的射頻信號進行下變頻和A/D采樣后，得到基帶的數(shù)字信號；步驟4，用基于自適應(yīng)柵格調(diào)整的重構(gòu)算法恢復(fù)得到滿陣時各通道的回波信號；步驟5，用重構(gòu)得到的數(shù)據(jù)做數(shù)字波束形成，形成波束，得到期望方向信號。本方法可以大大減少射頻通道數(shù)量，降低雷達陣列天線的造價成本，形成的方向圖具有旁瓣低、指向準(zhǔn)確、干擾方向零陷深等優(yōu)點。
【專利說明】
-種基于數(shù)據(jù)重構(gòu)的稀布陣數(shù)字波束形成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種陣列信號處理技術(shù)，特別是一種基于數(shù)據(jù)重構(gòu)的稀布陣數(shù)字波束 形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陣列天線是一類由不少于兩個天線單元規(guī)則或隨機排列并通過適當(dāng)激勵獲得預(yù) 定福射特性的特殊天線。陣列天線波束具有方向性強、旁瓣低、易實現(xiàn)電掃等特點，已被廣 泛應(yīng)用于雷達和通信電子系統(tǒng)中。數(shù)字波束形成技術(shù)是目前的研究熱點之一，通過加不同 的權(quán)系數(shù)，可W形成不同的陣列方向圖，使主瓣指向所需方向，而使其零陷對準(zhǔn)干擾方向， 盡可能地提高陣列輸出所需信號的強度，同時減小干擾信號的強度，從而提高陣列的輸出 信干噪比。
[0003] 大型陣列，特別是數(shù)字波束形成天線或固態(tài)有源相控陣天線，每個天線單元都有 一個對應(yīng)的射頻前端，因而陣列的陣面造價十分昂貴，是雷達耗資的主要部分。非均勻間隔 的稀布陣技術(shù)，可W W較少的陣元數(shù)目形成窄的波束和高的分辨率，從而大大減少射頻前 端的數(shù)目，是目前的研究熱點之一。采用稀布陣技術(shù)，不僅減少了陣列天線的生產(chǎn)成本和日 常維護費用，而且還降低了饋電系統(tǒng)的復(fù)雜性和故障率，又由于陣元的稀疏布置，陣元之間 的互禪效應(yīng)也因此減弱。正因為具有W上一些特有的優(yōu)勢，使得稀布陣列天線在導(dǎo)彈制導(dǎo) 機載預(yù)警、高頻地面雷達、抗干擾的衛(wèi)星接收天線等軍事領(lǐng)域和空中交通管制、氣象預(yù)報、 射電天文等民用領(lǐng)域?qū)⒂胁豢晒懒康膽?yīng)用前景。
[0004] 目前的稀布陣優(yōu)化方法都只是針對某一個特定的方向圖進行優(yōu)化的，運些方法必 須先給定一個參考方向圖，然后用盡量少的陣元在給定口徑內(nèi)對陣元位置進行優(yōu)化，得到 一個滿足要求的稀布陣。當(dāng)波束進行掃描或進行自適應(yīng)干擾抑制時，同樣的陣列結(jié)構(gòu)很難 保證波束的性能，所W尋找一種優(yōu)化布陣方法，使得設(shè)計的稀布陣可W形成多種形狀的方 向圖，可W進行自適應(yīng)干擾抑制，使得設(shè)計的陣列結(jié)構(gòu)可W盡量保證自適應(yīng)干擾抑制時波 束的性能，而且盡可能多地減少陣元。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)重構(gòu)的稀布陣數(shù)字波束形成方法，該方法可 W大大減少射頻通道數(shù)量，降低雷達陣列天線的造價成本，形成的方向圖具有旁瓣低、指向 準(zhǔn)確、干擾方向零陷深等優(yōu)點。本方法包括W下步驟：
[0006] 步驟1，確定系統(tǒng)陣列天線個數(shù)和射頻通道數(shù)量；
[0007] 步驟2,根據(jù)陣列結(jié)構(gòu)，設(shè)計壓縮采樣網(wǎng)絡(luò)矩陣，將陣列天線各陣元接收的信號投 影到采樣網(wǎng)絡(luò)矩陣上進行壓縮采樣，得到壓縮采樣數(shù)據(jù)；
[000引步驟3,對壓縮采樣得到的射頻信號進行下變頻和A/D采樣后，得到基帶的數(shù)字信 號；
[0009]步驟4，用基于自適應(yīng)柵格調(diào)整的重構(gòu)算法恢復(fù)得到滿陣時各通道的回波信號；
[0010] 步驟5,用重構(gòu)得到的數(shù)據(jù)做數(shù)字波束形成，形成波束，得到期望方向信號。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點：（1)本發(fā)明采用壓縮采樣技術(shù)對空域回波 信號進行壓縮采樣，大大減少了射頻通道的數(shù)量，減少了接收機和A/D采樣的通道數(shù)量，從 而大大降低了陣列天線的制造成本；（2)本發(fā)明采用自適應(yīng)柵格調(diào)整的算法對數(shù)據(jù)進行恢 復(fù)，恢復(fù)精度高，與目標(biāo)角度無關(guān)，且計算量較小，方便系統(tǒng)實現(xiàn)；（3)本發(fā)明用重構(gòu)得到的 數(shù)據(jù)做數(shù)字波束形成，可W進行自適應(yīng)波束掃描，得到的方向圖旁瓣低，干擾方向零陷深， 方向圖性能與滿陣接近。
[0012] 線面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明做進一步描述。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的原理框圖。
[0014] 圖2是本發(fā)明重構(gòu)算法的框圖。
[0015] 圖3是本發(fā)明中線陣下的幾種方法的方向圖。
[0016] 圖4是本發(fā)明中恢復(fù)算法調(diào)整前后的輸出信干噪比比較曲線示意圖（1 = 100，SNR =10地，INR = 40地）。
[0017] 圖5是本發(fā)明中恢復(fù)算法與其他恢復(fù)算法的輸出信干噪比比較曲線示意圖（1 = 100，INR = 40地）。
[0018] 圖6是本發(fā)明中不規(guī)則子陣結(jié)構(gòu)的陣列分布示意圖。
[0019] 圖7是本發(fā)明中稀布陣與不規(guī)則子陣性能比較示意圖。
[0020] 圖8是本發(fā)明面陣的陣元位置分布示意圖。
[0021 ]圖9是本發(fā)明面陣下的方向圖。
[0022] 圖10是本發(fā)明圓陣方向圖在11 = 0.1時的切面方向圖。
[0023] 圖11是本發(fā)明面陣下不同方法的輸出信干噪比比較示意圖（INR = 40地）。
【具體實施方式】
[0024] 本發(fā)明的實施步驟如圖1所示，在傳統(tǒng)DBF雷達天線系統(tǒng)上增加了兩個模塊:壓縮 采樣網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)重構(gòu)模塊。下面具體說明該方法的操作步驟。
[0025] 考慮一個滿陣的直線陣天線，有N個陣元均勻排列，陣元間距均為(/2((為雷達的 工作波長）。現(xiàn)有K個遠場回波信號入射到天線陣面上，其中一個為期望信號，其余K-I個為 干擾信號。陣列天線各陣元的接收信號用一個N維的向量X(t)表示，X(t) = [xi(t)，x2 (t)，…，XN(t)]T。先不考慮接收機噪聲，則有
[0026]
(!)
[0027] 式（1)中sk(t)為第k個回波信號，對于間距為d均勻線陣，導(dǎo)向矢量ak可W用式(2) 表示
[0029] 式(2)中Uk = Sin(目O，目k為第k個信號的回波方向。[0030] 根據(jù)Isin(目i)-sin(目i+i) I =2/「，我們將-90°~90°的空域「等分，得到Ui，i = l,
[0028] @ 2，…，「。用運「個方向行矢量構(gòu)建變換矩陣A [0031 ] A= [a(ui) ,a(u2), ,a(ur)] (3)
[0032] 對于均勻面陣，導(dǎo)向矢量ak可W用式(4)表示
[0033]
(4)
[0034] 式(4)中
良示第k個 信號的俯仰角和方位角，（Cl,rU)為第i個陣元的坐標(biāo)位置。對UV方向分別進行「等分，從而 將整個空域「2等分，得到WU = (Ui，Vj )，其中i，j = 1，2，…，「，用運「2個導(dǎo)向矢量構(gòu)建變換 矩陣A如式(5)所示
[0035] A( Q ) = [a(wii) ,a(wi2),,a(wir), ...a(wri) ,a(wr2),,a(wrr)]巧）
[0036] 陣列接收信號向量X(t)可W寫成
[0037] X(t)=AS(t) (6)
[0038] 式(6)中S(t)為陣元接收信號向量X(t)在變換矩陣A上的投影系數(shù)向量。投影系數(shù) 向量s(t)有類似于S(t) = [0,0，...，si(t)，0，...，0，...，SK(t)，0，...，0]T的形式，即向量S (t)中只有少數(shù)幾個元素是非零的，其余均為零元素，也即S(t)是稀疏的。因此，根據(jù)壓縮感 知的理論，陣列接收信號向量X(t)可W在壓縮采樣之后通過重構(gòu)算法精確恢復(fù)出來。
[0039] 考慮接收機噪聲時，式(6)所表示的陣列接收信號向量X(t)可改寫成
[0040] X(t)=AS(t)+V(t) (7)
[0041 ]式(7)中V(t) = [Vl(t)，V2(t)，. . .，VN(t)]T為由各個陣元通道的高斯白噪聲組成 的向量。
[0042] 下面對本發(fā)明的方法步驟做詳細說明。
[0043] 步驟一:根據(jù)實際應(yīng)用背景，確定系統(tǒng)陣列天線個數(shù)N和射頻通道數(shù)量M;
[0044] 步驟二:壓縮采樣
[0045] 對于一個滿陣的接收信號首先通過一個壓縮采樣網(wǎng)絡(luò)對信號進行壓縮采樣。壓縮 采樣不是直接測量X，而是設(shè)計一個與變換矩陣A不相關(guān)的MXN(M<<N)維采樣矩陣O，測 量乂在?上的投影向量Y，即基于信號重構(gòu)的稀布陣數(shù)字波束形成回波采樣信號可W寫成如 下形式：
[0046] Y(t) = 〇X(t) = 〇[AS(t)+V(t)] = WS(t)+V'（t) (8)
[0047] 其中V'（t) = 〇V(t)是系統(tǒng)壓縮采樣之后的噪聲，采樣矩陣O表示天線對空域信 號的壓縮采樣方式。根據(jù)陣列天線的結(jié)構(gòu)特點，我們僅給出了兩種采樣矩陣形式，稀布陣的 采樣矩陣
和不規(guī)則子陣下的采樣矩陣I
玄 兩種矩陣對應(yīng)的陣列結(jié)構(gòu)簡單，方便系統(tǒng)實現(xiàn)。
[004引步驟=:數(shù)據(jù)的離散化
[0049] 將壓縮采樣得到的射頻信號￥(〇 = ^1(〇,72(*)，-，，7?(0^，經(jīng)過下變頻之后得 至忡頻信號，然后經(jīng)過A/D采樣之后離散化得到數(shù)字信號Ymxl。即將式(8)改寫成多次快拍的 形式得
[0050] Ymxl =巫MxnXnxl=WMXrSrxL+V'MXL (9)
[0051] 步驟四：信號的恢復(fù)
[0052] 在得到M個壓縮采樣陣元的壓縮采樣值Ymxl后，求解式(10)的優(yōu)化問題既可W估計 出投影系數(shù)向量容，然后再根據(jù)式(11)重構(gòu)滿陣接收信號向量文;VW.。
[0化3] (!0)
[0054] (11)
[0055] 當(dāng)目標(biāo)不在網(wǎng)格上時，用式（10)的方法重構(gòu)得到的輸出信號誤差將會明顯增大。 用本發(fā)明中的基于柵格調(diào)整的信號恢復(fù)方法，不但可W提高恢復(fù)精度，而且可W減少恢復(fù) 信號所需的計算量。該方法的具體過程如下：
[0056] 首先采用一階泰勒展開的思想來近似表示由于稀疏字典離散化而產(chǎn)生的誤差。利 用一階泰勒展開，線陣接收信號可W表示為
[0057] (1巧
[005引： 為Uk方向的導(dǎo)向矢量，
。日(化)為導(dǎo)向矢量的一階泰勒展開項，"0"為化damard積， 表示向量各元素相乘，化為實際信號角度，Uk為預(yù)設(shè)柵格的角度，陣列輸出信號可W寫成式 (13)的矩陣形式：
[0化9]
U 3)
[0060] 式（13)中，A化）= [a(山），日(化），...，日(110]為稀疏字典，4'（1])=2〇4(1])為稀疏字 典的一階導(dǎo)數(shù)，其中
，W (U) = OA(U)為觀測矩陣， W '（U) = OA'（U)為觀測矩陣的導(dǎo)數(shù)，0(t)= A U〇S(t)，V'為化damard積，表示向量各元素 乘積，AU為角度偏差，V'（t)為噪聲。由S(t)與(6(t)的關(guān)系容易看出S(t)與(6(t)具有相同的 稀疏性。該方法的框圖如圖2所示，具體過程如方法1所示。
[0061 ]方法1:多快拍的基于自適應(yīng)柵格調(diào)整的恢復(fù)方法
[0062] a:初始化:得到各(。'皆。》，W (。)，W' (。)，A(。)，A' (。)，U(。)，迭代次數(shù)k = 1;
[0063] al:初始余量rO =巧XI，內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)n = l，索引值集合A=0，J=0 ;
[0064] a2:計算相關(guān)系數(shù)CMXi =(山+112+...+111)/1，其中Uiui為矩陣UMXi= I I 的第i列， 查找C中最大值，并將對應(yīng)的索引值存入J中；
[0065] a3:刪除已選中原子，更新支撐集W A、W ' A，其中A = A UJ;
[0066] a4:估計稀疏信號
[0067] a5:若I liw-rll ，令r = ；Tnew，n = n+l，轉(zhuǎn)至步驟日2;否則，轉(zhuǎn)至步驟日6,得到初始 化參數(shù)；
[006引 a6:輸出
[0069] b:根據(jù)
：，計算對應(yīng)的角度偏差A(yù) ，若偏差A(yù)腫-1味于設(shè)定口限值，更新柵格U(k) =U(k-i)+ A U(k-i)，更新支撐集A(k) =A(U(k-i))，A' (k) = Z〇A(k)，W (k)=巫 A 化)、W' (k)二巫 A'化)，否貝 Ij，繼續(xù)使用當(dāng)前支撐集 A(k)=A(k-i)，A' (k)=A'化-1)，W(k) = w(k-1)， IJ；/ (k)二 W' (k-1) ?[0070] C:估計稀疏信號：
[0071]
[0072] 巨步驟b。
[0073] 圖2為基于自適應(yīng)柵格調(diào)整的信號恢復(fù)方法框圖。由圖2可W看出，該方法根據(jù)估 計得到的稀疏信號S、P來計算實際角度與預(yù)設(shè)柵格角度的偏差角AU,從而調(diào)整柵格，更 新支撐集W、W/、A、y。隨著調(diào)整次數(shù)的增多，角度的偏差會越來越小，數(shù)據(jù)恢復(fù)的精度也 會越來越高。當(dāng)角度偏差足夠小時，可W降低支撐集更新的頻率，從而減少由于支撐集更新 之后，在步驟C中矩陣求逆引入的計算量。經(jīng)過幾次的調(diào)整之后，實際角度與預(yù)設(shè)柵格角度 之間的偏差角A U會很小，由此支撐集的更新頻率也可W降低。用該方法恢復(fù)信號時，僅在 初始化過程中進行原子篩選，減少了重復(fù)的原子選擇過程。之后支撐集的更新根據(jù)目標(biāo)的 角度變化情況而定，若目標(biāo)變化較慢，支撐集更新也較慢，所W步驟C中的矩陣求逆只需在 支撐集更新之后進行一次計算。
[0074] 步驟五：自適應(yīng)數(shù)字波束形成
[0075] 用重構(gòu)算法恢復(fù)得到滿陣的數(shù)據(jù)之后，用基于迭代的LCMV算法進行數(shù)字波束形 成，計算自適應(yīng)權(quán)重。
[0076] LCMV算法可W通過求解如下的線性約束方程，使陣列輸出功率最小，從而求得最 佳權(quán)系數(shù)W
[0077] min(E[ |y(t) p]=w^w) st.w^a(0s) = l (14)
[0078] 運里我們只對期望信號方向做了約束，式中y(t)=wHx(t)是陣列輸出信號，a(0s) 是期望方向的導(dǎo)向矢量，W是權(quán)矢量，R是噪聲和干擾的協(xié)方差矩陣。對于大多數(shù)脈沖的雷 達，脈沖重復(fù)周期Tprf設(shè)計成大于最大目標(biāo)回波延時，所W在時間[Tmax，Tprf]之間的回波主 要由干擾和噪聲組成，利用只含有干擾和噪聲的回波信號Xi(t)，即可得到干擾和噪聲的協(xié) 方差矩陣R，求解式(14)可得最佳權(quán)系數(shù)為
[0079] W = R-Ia(目s)(aH(目s)R-ia(目S)廠1 (15)
[0080] 為了能夠在工程上實現(xiàn)，給出式(16)所示的迭代計算公式：
[0081 ] w(k+l)=A[w(k)-帖(k)yH化）]+F，k=l，2,3. . .(16)
[00劇其中Ji是迭代步長，k是迭代次數(shù)，A = I-a(目s)(aH(目s)a(目s))-iaH(目s)，，F(xiàn) = a(目s) (aH (白s)a(目S)廠中=a(目S)(址（目s)a(目S) )-1。
[0083] 將陣列接收信號向量X(t)代入式（16)之后，就可W通過迭代方式自適應(yīng)計算陣列 權(quán)重系數(shù)向量。當(dāng)滿足M Iw化+1) M-Mw化）I ||<6時（6是一個預(yù)先設(shè)定的誤差系數(shù)），迭代 結(jié)束，就可W得到LCMV準(zhǔn)則下的最佳權(quán)重系數(shù)。
[0084] 仿真實驗結(jié)果
[0085] 本發(fā)明的效果可W通過W下仿真實驗進一步說明。
[0086] 本仿真實驗分別在W下=種情形下進行。
[0087] 情形一:線陣，考慮一個40陣元的均勻直線陣，陣元間距(/2,從中抽取16個陣元作 為稀布陣陣元，陣元的序號為：1、4、13、17、21、22、26、27、28、29、31、33、34、37、39、40。
[0088] 假設(shè)有有兩個來自不同角度的回波信號，其中一個是期望信號S(t)，來波方向為 5°，信噪比SNR=IO地，另外一個為干擾信號Kt)，來波方向為35°，干噪比INR = 40地，運兩 個信號均不在柵格上。結(jié)果如圖3所示：（a)直接用稀布陣數(shù)據(jù)做波束形成；（b)用滿陣(40陣 元)接收數(shù)據(jù)做波束形成；（C)用J-OMP方法恢復(fù)得到數(shù)據(jù)之后做波束形成；（d)用本發(fā)明方 法恢復(fù)數(shù)據(jù)之后做波束形成。由圖3可知，直接稀布陣方法旁瓣較高，且干擾方向零陷偏移， J-OMP方法和本發(fā)明方法的方向圖旁瓣與滿陣相當(dāng)，在且干擾方向的零陷位置上，兩種方法 零陷均較深，本發(fā)明方法得到的零陷比J-OMP方法深，更接近于滿陣。
[0089] 圖4為目標(biāo)不在柵格上時，算法經(jīng)過不同次數(shù)調(diào)整前后的輸出信干噪比與J-OMP算 法和OMP算法的結(jié)果比較。同時給出了目標(biāo)在柵格上時OMP算法的結(jié)果作為參考。其中仿真 時，設(shè)置參數(shù)如下：SNR= 10地，INR = 40地，1 = 100。由圖4可W看出，J-OMP算法優(yōu)于OMP算 法，經(jīng)過調(diào)整之后本發(fā)明算法結(jié)果明顯優(yōu)于J-OMP方法，接近目標(biāo)在柵格上的結(jié)果，所W本 發(fā)明算法較好的解決了目標(biāo)不在柵格上時性能下降的問題。圖5為幾種算法在不同輸入信 噪比下的結(jié)果比較曲線。由圖4和圖5可W看出，本發(fā)明提出的基于自適應(yīng)柵格調(diào)整的方法 優(yōu)于J-OMP，提高了目標(biāo)不在柵格上時的恢復(fù)性能，使其接近于目標(biāo)在柵格上時的結(jié)果。
[0090] 情形二:不規(guī)則子陣形式，如圖6所示，其中N = 40，M=16,從左到右子陣陣元個數(shù) 依次為:2、1、3、5、7、1、3、2、4、1、1、3、1、1、2、3。
[0091] 圖7為兩種采樣矩陣下的結(jié)果比較，均為16個射頻通道。由圖7可W看出，不規(guī)則子 陣結(jié)構(gòu)的輸出信干噪比均優(yōu)于稀布陣結(jié)果，運是因為采用子陣結(jié)構(gòu)時，最后輸出的信號能 量為40個陣元的疊加，而稀布陣的能量是由16個陣元能量的疊加。在不規(guī)則子陣結(jié)構(gòu)下本 發(fā)明方法仍然優(yōu)于J-OMP算法。
[0092] 情形圓陣，陣元分布如圖8所示，該面陣為半徑6A的園陣，陣元采用S角柵格分 布，相鄰陣元間距為V2,滿陣時陣元N= 1051。從滿陣陣元中選取100陣元，仿真時取r = 25，即UV平面分為625等分，取目標(biāo)和干擾的UV坐標(biāo)分別為(0.1，-0.1 )、（0.1，0.45)，均不在 柵格上，SNR= 10地，INR = 40地。得到的方向圖如圖9和圖10所示。圖9為立體方向圖，圖10為 圖9所示方向圖在11 = 0.1時的切面圖。由圖9和圖10可W看出，面陣下得到的方向圖旁瓣與 零陷深度依然滿足要求。
[0093] 圖11為圓陣下幾種方法的輸出信干噪比比較。由圖11可知，當(dāng)目標(biāo)不在柵格上時， J-OMP算法與OMP算法的結(jié)果相比性能已有很大的提高，而本發(fā)明的方法在此基礎(chǔ)上又性能 有了一定提高，已非常接近目標(biāo)在柵格上時的結(jié)果。由此可知多快拍下基于自適應(yīng)柵格調(diào)
【主權(quán)項】
1. 一種基于數(shù)據(jù)重構(gòu)的稀布陣數(shù)字波束形成方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，確定系統(tǒng)陣列天線個數(shù)和射頻通道數(shù)量； 步驟2,根據(jù)陣列結(jié)構(gòu)，設(shè)計壓縮采樣網(wǎng)絡(luò)矩陣，將陣列天線各陣元接收的信號投影到 采樣網(wǎng)絡(luò)矩陣上進行壓縮采樣，得到壓縮采樣數(shù)據(jù)； 步驟3,對壓縮采樣得到的射頻信號進行下變頻和A/D采樣后，得到基帶的數(shù)字信號； 步驟4，用基于自適應(yīng)柵格調(diào)整的重構(gòu)算法恢復(fù)得到滿陣時各通道的回波信號； 步驟5，用重構(gòu)得到的數(shù)據(jù)做數(shù)字波束形成，形成波束，得到期望方向信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中所述的陣列天線各陣元接收的信 號為 X(t)=AS(t)+V(t)，其中S(t) = [0,0,…，si(t)，0，···，0,…，SK(t)，0,…，0]τ V(t) = [V1(t)，v2(t)，. . .，VN(t)]T為由各個陣元通道的高斯白噪聲組成的向量，S(t)為 投影系數(shù)向量，Sk(t)為第k個回波信號，Wkk=(Uk，Vk)，％ = sin(6〇cos(%)，1? =Siii(A)Sin(^i)， ((?,?)為第k個信號的俯仰角和方位角，Ui，ru)為第i個陣元的坐標(biāo)位置，k，ie [1，N]，N為 系統(tǒng)陣列天線個數(shù)，F(xiàn)為uv方向等分數(shù)，λ為雷達的工作波長。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，步驟2中所述的壓縮采樣網(wǎng)絡(luò)矩陣Φ為稀 布陣或不規(guī)則子陣結(jié)構(gòu)，且與矩陣A不相關(guān)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟4的具體過程為： 步驟4.1，初始化^,^嚴⑶，，A (Q)，A'(Q)，U(())，設(shè)定角度偏差門限值，迭代次 數(shù)k=l，其中 S 為為投影系數(shù)向量，S= [0,0,···, Sl,0,···,0,···, SK,Ο,···,0]τ，是系統(tǒng)陣列天線為均勻線陣的間距， Ψ (U) = Φ A (U)為觀測矩陣， Ψ '（U) = ΦΑ'（U)為觀測矩陣的導(dǎo)數(shù)， β= Λ UoS; 步驟4.2，根據(jù)辦-D = ，計算對應(yīng)的角度偏差Δ U0^，若偏差Δ υ(1^υ大于設(shè) 定門限值，更新柵格U(k) = U(k-W Δ U(k-^，更新支撐集A⑴=A (U(k-^)，A '⑴=Zo A⑴， (R)=CDA' (k);否貝丨J，繼續(xù)使用當(dāng)前支撐集 A(k)= A(k-"，A' (k)= A' (k-"， ψ ⑴=ψ (k-υ，ψ "10 = ψ "k-υ，其中 "〇" SHadamard積； 步驟4.3,估計稀疏信號Ymxl為基帶的數(shù)字信號； 步驟4.4，恢復(fù)回波信?，k = k+1，轉(zhuǎn)至步驟4.2，當(dāng)k = L/1 時，迭代停止，其中L為所有數(shù)據(jù)的快拍數(shù)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，所述步驟5基于迭代的LCMV算法進行數(shù)字波束形成，其 中，僅對期望信號方向做了約束y(t)=wHX(t)是陣列輸出信號，a(0s)是期望方向的導(dǎo)向矢量，w是權(quán)矢量，W = I^a(Qs) (aH( 0S )『&( 0S)廣1，R是噪聲和干擾的協(xié)方差矩陣。
【文檔編號】G01S7/02GK106019236SQ201610348760
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】韓玉兵, 王建, 盛衛(wèi)星, 蔣躍, 李曙光, 施云飛
【申請人】南京理工大學(xué)