本发明专利技术提供了一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法及系统，方法包括：A、建立阵列天线接收信号模型，并确定期望信号的导向矢量的迭代边界；B、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，并根据半定规划方法求解得到阵列权值初始值；C、根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期望信号的导向矢量估计值，当判断输出值小于或等于所述门限值则执行步骤D，当判断输出值大于所述门限值时则执行步骤E；D、输出与输出值对应的阵列权值；E、根据最小方差无失真法更新阵列权值，并返回执行步骤C。本发明专利技术通过迭代方法，同时求得导向矢量与阵列权值的最优值，从而只在期望信号方向形成波束，提高了波束形成器的输出信干噪比。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法及系统，方法包括：A、建立阵列天线接收信号模型，并确定期望信号的导向矢量的迭代边界；B、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，并根据半定规划方法求解得到阵列权值初始值；C、根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期望信号的导向矢量估计值，当判断输出值小于或等于所述门限值则执行步骤D，当判断输出值大于所述门限值时则执行步骤E；D、输出与输出值对应的阵列权值；E、根据最小方差无失真法更新阵列权值，并返回执行步骤C。本专利技术通过迭代方法，同时求得导向矢量与阵列权值的最优值，从而只在期望信号方向形成波束，提高了波束形成器的输出信干噪比。【专利说明】一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法及系统
本专利技术涉及阵列天线
，尤其涉及一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束 形成方法及系统。
技术介绍
在理想情况下，基于阵列天线的传统自适应波束形成方法具有很好的输出信干噪 比（signal-to-interference-plus-noise ratio，SINR)，能够有效地实现空域滤波，即在 期望信号的入射方向形成波束，在干扰信号入射方向形成零陷。阵列天线通过调节各个天 线阵元上的权值系数，能够有选择性的接收信号，因此，阵列天线被称为"智能天线"。 在阵列天线的实际工作中，经常不可避免地存在各种误差和非理想因素，主要包 括导向矢量的波达方向误差、有限快拍数引起的接收信号协方差矩阵估计误差、阵元响应 误差、通道幅相误差和阵列校正误差等等。这些误差会使实际的阵列流形与其理想值之间 不一致，从而造成波束形成器输出信干噪比性能严重下降。此外，当协方差矩阵中存在有用 信号时，波束形成有可能会在期望信号方向形成零陷，从而产生期望信号相消现象。 针对上述问题，Li J，Stoica P和Wang Z S等学者针对导向矢量失配，提出了稳健 capon波束形成方法。该方法在最大化输出期望信号功率的条件下，将导向矢量的椭圆不确 定集约束到波束形成方法中，并利用拉格朗日乘子法确定其最优加载量，从而求得最优的 导向矢量。这种稳健方法给出了最优加载量的计算方法和最优权矢量的准确表达式，但它 们的性能改善并不明显。 Vorobyov S A,Gershman A B和Luo Z Q等学者提出了基于导向矢量失配的最差 性能最优的稳健自适应波束形成方法，并且证明了该稳健波束形成方法属于对角加载类方 法，但是没有给出任何封闭形式的解，而是基于二阶锥规划（Second-order Cone Programming，SOCP)方法对最优问题进行了近似求解。 Nai S E，Ser W和Yu Z L等学者提出了迭代稳健最小方差波束形成方法，采用较 小的不确定集约束，利用稳健capon波束形成方法对导向矢量进行迭代的求解，从而能求解 出更加准确的期望信号导向矢量。并且利用最优化问题中的敏感度分析理论以及对期望信 号到达角的区间进行限制，设计了方法的停止条件。 Yu Z L和Er M H等学者提出一种基于幅值响应约束的稳健波束形成方法。该方法 可以灵活控制波束宽度和波纹水平，使期望信号角度位于约束角度范围之内，实现期望信 号无失真接收。但是随着主波束宽度的增加，干扰接近主波束的概率也随之增加。当干扰信 号角度位于约束角度区间的临界处或约束角度之内，干扰信号也将被接收，影响波束形成 器的输出SINR。此外，主波束宽度的增加也将放大噪声功率，导致输出SINR降低。 因此，现有技术还有待改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种基于导向矢量迭代校 正的稳健波束形成方法及系统，旨在解决现有技术中阵列天线的实际工作中产生的导向矢 量的波达方向误差、有限快拍数引起的接收信号协方差矩阵估计误差、阵元响应误差、通道 幅相误差和阵列校正误差等误差会使实际的阵列流形与其理想值之间不一致，从而造成波 束形成器输出信干噪比性能严重下降问题。 为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案： -种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法，其中，所述方法包括以下步骤： A、建立阵列天线接收信号模型，并确定期望信号的导向矢量的迭代边界； B、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，并根据半定规划方法求解得到 阵列权值初始值； C、根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期望信号的导向矢量估 计值，并判断解期望信号的导向矢量估计值在指定控制条件下的输出值是否小于或等于预 设的门限值，当输出值小于或等于所述门限值则执行步骤D，当输出值大于所述门限值时则 执行步骤E; D、输出与输出值对应的阵列权值； E、根据最小方差无失真法更新阵列权值，并返回执行步骤C。所述基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法，其中，所述步骤A具体包括： Al、采用由M个天线阵元组成的均匀线阵，相邻天线阵元之间的间隔为λ/2，则阵列天 线接收信号模型为x(k)=a(0)s(k)+i(k)+n(k);其中，M为正整数，λ是期望信号的波长，s(k)代 表期望信号，Kk)为干扰信号，n(k)代表空间噪声为相互独立的零均值高斯白噪声，Θ为期望信 号到达阵列天线处的角度，a(0)为期望信号的导向矢量，」 A2、以F遍（A1., A1 = max?〃⑷1(0)为导向矢量的迭代边界；其中，由奶为待 估计导向矢量，J为正定矩阵且为期望信 号到达角所可能出现的区间，Qmin和9max分别表示该区间的最小边界和最大边界值。?为Θ 在整个空间角度的补集。 所述基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法，其中，所述步骤B具体包括： B1、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，其为： 其中，w为最优阵列权值，00)为期望信号的导向矢量， 为阵列天线接收信号协方差矩阵估计值 ！(为对期望信号的采样快 拍数目，L(0)为幅值响应的下界，υ(θ)为巾 B2、根据半定规划方法对：求解，得到阵列权值初始值·。所述基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法，其中，所述步骤C具体包括： C1、根据基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器及阵列权值初始值wo,建立导 向矢量估计器，其为： C2、根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期望信号的导向矢量 估计值4(0);是否成立，当成立时则执行步骤D，当不成立时则执 行步骤E;其中，ζ为所述门限值。 所述基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法，其中，所述门限值为10-3。 一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成系统，其中，包括： 信号模型建立及确定模块，用于建立阵列天线接收信号模型，并确定期望信号的 导向矢量的迭代边界； 阵列权值初始值获取模块，用于建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器， 并根据半定规划方法求解得到阵列权值初始值： 求解及判断模块，用于根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期 望信号的导向矢量估计值，并判断解期望信号的导向矢量估计值在指定控制条件下的输出 值是否小于或等于预设的门限值，当输出值小于或等于所述门限值则启动权值输出模块， 当输出值大于所述门限值时则启动迭代控制模块；权值输出模块，用于输出与输出值对应的阵列权值； 迭代控制模块，用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：A、建立阵列天线接收信号模型，并确定期望信号的导向矢量的迭代边界；B、建立基于导向矢量迭代校正的稳健波束形成器，并根据半定规划方法求解得到阵列权值初始值；C、根据最小输出功率准则与导向矢量无偏估计约束，求解期望信号的导向矢量估计值，并判断解期望信号的导向矢量估计值在指定控制条件下的输出值是否小于或等于预设的门限值，当输出值小于或等于所述门限值则执行步骤D，当输出值大于所述门限值时则执行步骤E；D、输出与输出值对应的阵列权值；E、根据最小方差无失真法更新阵列权值，并返回执行步骤C。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，李强，张基宏，黄敏，孙维泽，郭重涛，何春龙，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。