一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法，包括如下步驟：利用雷達(dá)的方位波束指向和方位展寬參數(shù)計(jì)算方位向的權(quán)矢量；計(jì)算雷達(dá)的噪聲輸出功率構(gòu)造方位向相位搜索函數(shù)，并通過(guò)一維搜索的方式獲得方位向相位搜索函數(shù)最小的相位；利用雷達(dá)的俯仰波束指向和俯仰展寬參數(shù)計(jì)算俯仰向的權(quán)矢量；計(jì)算雷達(dá)的噪聲輸出功率構(gòu)造俯仰向相位搜索函數(shù)，并通過(guò)一維搜索的方式獲得俯仰向相位搜索函數(shù)最小的相位；根據(jù)方位向相位搜索函數(shù)、俯仰向相位搜索函數(shù)、方位向相位搜索函數(shù)最小的相位和俯仰向相位搜索函數(shù)最小的相位，使用Kroneckt積計(jì)算方位

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法


[0001]本專利技術(shù)涉及陣列信號(hào)處理領(lǐng)域。更具體地，涉及一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法。

技術(shù)介紹

[0002]波束形成技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、航天、雷達(dá)和通信系統(tǒng)，通過(guò)在目標(biāo)方向形成增益陷，提高輸出信噪比。但是，實(shí)際工作環(huán)境中存在波達(dá)角誤差等，致使目標(biāo)導(dǎo)向矢量約束存在偏差。理論研究表明，當(dāng)目標(biāo)導(dǎo)向矢量存在約束偏差，波束形成的輸出性能會(huì)急劇惡化。
[0003]針對(duì)目標(biāo)指向誤差下平頂波束形成權(quán)矢量求解問(wèn)題，典型的解決方法有：線性約束最小方差方法，雙邊約束方法，最優(yōu)響應(yīng)控制方法等，其中：
[0004]線性約束最小方差方法：該方法在平頂響應(yīng)區(qū)域施加幅度響應(yīng)約束，可以形成平頂主瓣；但存在高旁瓣電平的問(wèn)題。
[0005]雙邊約束方法：該方法將主瓣響應(yīng)區(qū)域做上界和下界約束，可以避免副瓣電平抬高；但存在主瓣響應(yīng)波動(dòng)的問(wèn)題。
[0006]最優(yōu)響應(yīng)控制方法：該方法基于自適應(yīng)陣列理論，通過(guò)迭代的方法逐點(diǎn)控制主瓣和旁瓣響應(yīng)，可以形成近乎平頂?shù)闹靼辏坏窃摲椒ㄐ枰啻蔚?，?jì)算復(fù)雜度非常高。
[0007]因此，需要一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0008]本專利技術(shù)的目的在于克服上述方法的不足，提供一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法。
[0009]為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用下述技術(shù)方案：
[0010]一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法，包括如下步驟：
>[0011]利用雷達(dá)的方位波束指向和方位展寬參數(shù)計(jì)算方位向的權(quán)矢量；
[0012]計(jì)算雷達(dá)的噪聲輸出功率構(gòu)造方位向相位搜索函數(shù)，并通過(guò)一維搜索的方式獲得方位向相位搜索函數(shù)最小的相位；
[0013]利用雷達(dá)的俯仰波束指向和俯仰展寬參數(shù)計(jì)算俯仰向的權(quán)矢量；
[0014]計(jì)算雷達(dá)的噪聲輸出功率構(gòu)造俯仰向相位搜索函數(shù)，并通過(guò)一維搜索的方式獲得俯仰向相位搜索函數(shù)最小的相位；
[0015]根據(jù)方位向相位搜索函數(shù)、俯仰向相位搜索函數(shù)、方位向相位搜索函數(shù)最小的相位和俯仰向相位搜索函數(shù)最小的相位，使用Kroneckt積計(jì)算方位
?
俯仰聯(lián)合權(quán)矢量，完成波束形成。
[0016]優(yōu)選地，利用雷達(dá)的方位波束指向和方位展寬參數(shù)計(jì)算方位向的權(quán)矢量包括：
[0017]計(jì)算方位向約束導(dǎo)向矢量：
[0018][0019][0020][0021]其中θ0和Δ
A
分別表示方位指向和方位展寬參數(shù)，d
x
為方位向陣元間距，λ為雷達(dá)波長(zhǎng)，[
·
]T
代表轉(zhuǎn)置，j為虛部單位。
[0022]優(yōu)選地，利用雷達(dá)的方位波束指向和方位展寬參數(shù)計(jì)算方位向的權(quán)矢量還包括：
[0023]根據(jù)方位向約束導(dǎo)向矢量，使用線性約束最小方差準(zhǔn)則計(jì)算方位向的權(quán)矢量W
Azi
：
[0024][0025]其中C
Azi
＝[a(θ0?
Δ
A
),a(θ0),a(θ0+Δ
A
)]，f
Azi
＝[Me
?
jη
,M,Me
jη
]T
，η為方位向約束相位，[
·
]H
代表共軛轉(zhuǎn)置。
[0026]優(yōu)選地，所述計(jì)算的噪聲輸出功率：
[0027][0028]優(yōu)選地，構(gòu)造的方位向相位搜索函數(shù)：
[0029]G
Azi
＝a
1,2
cos(η+b
1,2
)+a
1,3
cos(2η+b
1,3
)+a
2,3
cos(η+b
2,3
)
[0030]其中a
1,2
和b
1,2
分別為矩陣第一行第二列數(shù)值的幅度和相位，a
1,3
和b
1,3
分別為矩陣第一行第三列數(shù)值的幅度和相位，a
2,3
和b
2,3
分別為矩陣第二行第三列數(shù)值的幅度和相位。
[0031]優(yōu)選地，利用雷達(dá)的俯仰波束指向和俯仰展寬參數(shù)計(jì)算俯仰向的權(quán)矢量包括：
[0032]計(jì)算俯仰向約束導(dǎo)向矢量：
[0033][0034][0035][0036]其中φ0和Δ
E
分別表示俯仰指向和展寬參數(shù)，d
y
為俯仰向陣元間距。
[0037]優(yōu)選地，利用雷達(dá)的俯仰波束指向和俯仰展寬參數(shù)計(jì)算俯仰向的權(quán)矢量還包括：
[0038]根據(jù)俯仰向約束導(dǎo)向矢量，使用線性約束最小方差準(zhǔn)則計(jì)算權(quán)矢量：
[0039][0040]其中C
Ele
＝[b(φ0?
Δ
E
),b(φ0),b(φ0+Δ
E
)]，f
Ele
＝[Ne
?
jψ
,N,Ne
jψ
]T
，ψ為俯仰向約束相位。
[0041]優(yōu)選地，所述噪聲輸出功率：
[0042][0043]優(yōu)選地，所述構(gòu)造的俯仰向相位搜索函數(shù)：
[0044]G
Ele
＝c
1,2
cos(ψ+d
1,2
)+c
1,3
cos(2ψ+d
1,3
)+c
2,3
cos(ψ+d
2,3
)
[0045]其中c
1,2
和d
1,2
分別為矩陣第一行第二列數(shù)值的幅度和相位，c
1,3
和d
1,3
分別為矩陣第一行第三列數(shù)值的幅度和相位，c
2,3
和d
2,3
分別為矩陣第二行第三列數(shù)值的幅度和相位。
[0046]優(yōu)選地，所述方位
?
俯仰聯(lián)合權(quán)矢量W
Azi
?
Ele
：
[0047][0048]其中表示Kroneckt積。
[0049]本專利技術(shù)的有益效果如下：
[0050]本專利技術(shù)將方位維權(quán)矢量和俯仰維權(quán)矢量的Kroneckt積(克羅內(nèi)克積)作為最終權(quán)矢量，可以實(shí)現(xiàn)角度誤差下的波束形成，解決了靜態(tài)波束形成技術(shù)中平頂主波束賦形問(wèn)題。本專利技術(shù)在指向偏差存在時(shí)，提高了波束形成器的輸出性能，可以適用于實(shí)時(shí)性要求較高的場(chǎng)景。
附圖說(shuō)明
[0051]下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0052]圖1示出本專利技術(shù)的流程圖。
[0053]圖2示出本專利技術(shù)的接收陣列示意圖。
[0054]圖3示出本專利技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)中常規(guī)波束形成方法波束響應(yīng)與來(lái)波角度的一維方向圖。
[0055]圖4示出本專利技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)中線性約束最小方差方法波束響應(yīng)與來(lái)波角度的一維本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法，其特征在于，包括如下步驟：利用雷達(dá)的方位波束指向和方位展寬參數(shù)計(jì)算方位向的權(quán)矢量；計(jì)算雷達(dá)的噪聲輸出功率構(gòu)造方位向相位搜索函數(shù)，并通過(guò)一維搜索的方式獲得方位向相位搜索函數(shù)最小的相位；利用雷達(dá)的俯仰波束指向和俯仰展寬參數(shù)計(jì)算俯仰向的權(quán)矢量；計(jì)算雷達(dá)的噪聲輸出功率構(gòu)造俯仰向相位搜索函數(shù)，并通過(guò)一維搜索的方式獲得俯仰向相位搜索函數(shù)最小的相位；根據(jù)方位向相位搜索函數(shù)、俯仰向相位搜索函數(shù)、方位向相位搜索函數(shù)最小的相位和俯仰向相位搜索函數(shù)最小的相位，使用Kroneckt積計(jì)算方位
?
俯仰聯(lián)合權(quán)矢量，完成波束形成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法，其特征在于，利用雷達(dá)的方位波束指向和方位展寬參數(shù)計(jì)算方位向的權(quán)矢量包括：計(jì)算方位向約束導(dǎo)向矢量：計(jì)算方位向約束導(dǎo)向矢量：計(jì)算方位向約束導(dǎo)向矢量：其中θ0和Δ
A
分別表示方位指向和方位展寬參數(shù)，d
x
為方位向陣元間距，λ為雷達(dá)波長(zhǎng)，[
·
]
T
代表轉(zhuǎn)置，j為虛部單位。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法，其特征在于，利用雷達(dá)的方位波束指向和方位展寬參數(shù)計(jì)算方位向的權(quán)矢量包括：根據(jù)方位向約束導(dǎo)向矢量，使用線性約束最小方差準(zhǔn)則計(jì)算方位向的權(quán)矢量W
Azi
：其中C
Azi
＝[a(θ0?
Δ
A
),a(θ0),a(θ0+Δ
A
)]，f
Azi
＝[Me
?
jη
,M,Me
jη
]
T
，η為方位向約束相位，[
·
]
H
代表共軛轉(zhuǎn)置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法，其特征在于，所述計(jì)算的噪聲輸出功率：5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的相位響應(yīng)搜索的均勻面陣平頂主波束賦形方法，其特征在于，構(gòu)造的方位向相位搜索函數(shù)：G
Azi
＝a
1,2
cos(η+b
1,2
)+a
1,3
cos(2η+b
1,3
)+a
2,3
cos(η+b
2,3
)其中a
1,2
和b
1,2

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張攀，靖崗，馬騰，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京無(wú)線電測(cè)量研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：