-種改進的波束空間自適應波束形成算法.pdf

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1、第28卷第5期空軍預警學院學報Vol.28No.52014年10月JournalofAirForceEarlyWarningAcademyOct.2014DOI:10.3969/j.issn.2095-5839.2014.05.005一種改進的波束空間自適應波束形成算法張孟達1，朱子平1，岳玫君2（1.中國電子科技集團公司第38研究所，合肥230088；2.電子工程學院，合肥230037）摘要：在數(shù)字陣列雷達中，自適應波束形成(ADBF)算法常被用來抑制副瓣干擾．針對當陣元數(shù)較多時ADBF算法運算量很大問題，采用子陣空間

2、或波束空間的方法進行降維處理．通過引入部分自適應陣方法對經(jīng)典波束空間自適應波束形成(A-ADBF)算法進行了改進，改進后的算法不僅具備波束空間和子陣空間算法的優(yōu)點，而且更加適合工程實現(xiàn)．仿真結果表明，該算法能有效地在干擾方向形成零點．關鍵詞：自適應波束形成；子陣空間；波束空間；干擾抑制；數(shù)字陣列雷達中圖分類號：TN957文獻標志碼：A文章編號：2095-5839(2014)05-0331-04[1]自適應波束形成是一種空間濾波技術，通的目的．子陣劃分可以分為重疊劃分和非重疊劃過自適應波束形成，使雷達陣列方向圖主瓣對準分，

3、工程上多采用非重疊自適應子陣劃分，如圖１[2]期望信號，同時在干擾方向形成零陷，以削弱所示．干擾信號對雷達目標檢測能力的影響．對于數(shù)字陣列雷達，陣元數(shù)目較大，常常存在成千上萬…[3]個陣元，若采用陣元域自適應波束形成，則運wopt1wopt2woptN算量過大，工程上難以實現(xiàn)，因此，必須采用降…維處理．常用的降維處理方法可以分為子陣空間方法和波束空間方法兩類．文獻[4]研究了降維算法如何在工程中應用，而文獻[5]則提出了圖1非重疊自適應子陣劃分同時在子陣空間和波束空間進行自適應處理的在數(shù)字陣列雷達中，每個子陣單元的幅相方

4、法．都能進行單獨控制，對于子陣輸出再進行自適應在子陣空間自適應波束形成算法中常用的濾波．此時自適應濾波可以看作陣元方向圖為[6]有自適應旁瓣相消器(ASLC)算法，而在波束空子陣方向圖的陣元級自適應．但是，此時子陣方間自適應波束形成算法中，自適應-自適應波束向圖不再是全向的，而且各子陣相位中心的間距[7]形成(A-ADBF)算法是一種運算量低，且性能穩(wěn)變大，不滿足小于半波長的要求，可能導致柵健的方法．這2種算法各有優(yōu)缺點，前者不需要瓣．為了避免柵瓣則要進行不規(guī)則抽取形成子估計干擾方向，但干擾方向以外的波束形狀發(fā)生陣，這給

5、工程實現(xiàn)帶來了很大困難．而一種特殊畸變；后者在抑制干擾的同時，其他方向波束形的子陣劃分形成，即自適應旁瓣相消結構則更方狀不會發(fā)生畸變，具有更好的低旁瓣性能，但是便工程應用，如圖2所示．它需要估計干擾方向，這增加了運算量，且干擾方向估計誤差超過一個波束寬度時算法性能急劇下降．本文在自適應-自適應波束形成基礎……上做出了改進，降低了運算量，同時減少了干擾wopt1wopt2woptN方向估計誤差的影響．主通道輸出輔助通道自+-適應加權輸出對消輸出
1子陣空間和波束空間的自適應1.1子陣空間自適應圖2自適應旁瓣相消子陣劃分子陣

6、空間自適應是將整個陣列劃分為若干這種劃分方法是從主陣中抽取某些單元作個子陣，在子陣級再進行自適應處理來達到降維為輔助通道，其余單元合成主通道，輔助通道自收稿日期：2014-06-27作者簡介：張孟達(1982-)，男，工程師，主要從事雷達信號處理研究.332空軍預警學院學報2014年適應加權求和后對主通道進行對消．此時每個假設陣列輸出為X(t)，在期望方向形成的輔助通道都為一個全向天線，主通道則進行加權主波束對應的加權矢量應為控制指向期望方向．假設目標來波為矢量X(t),W=a(θ)(5)mm在期望方向形成的主波束對應的

7、加權矢量應為假設有M個干擾，在干擾方向形成M個輔助波Wm=a(θm)(1)束的加權矢量應為式中θ為主通道波束指向角，則主通道輸出為W=a(θ)i=12M(6)miiHd(t)=WX(t)(2)則包括主波束在內(nèi)的(M+1)個波束輸出記為mH假設輔助通道M個陣元的輸出為矢量Xa(t)，則Xb(t)=[a(θm)a(θ1)a(θM)]X(t)(7)自適應權輸出為則最優(yōu)權向量為-1-1Wopt=Rarad(3)Wopt=Rbd(θm)(8)H*H式中Ra=E[Xa(t)Xa(t)]和rad=E[Xa(t)d(t)]分別

8、表式中，Rb=E[Xb(t)Xb(t)]為(M+1)個波束形成的H示輔助通道的采樣干擾形成的協(xié)方差矩陣和主協(xié)方差矩陣，d(θ)=[a(θ)a(θ)a(θ)]a(θ)mm1Mm通道的采樣干擾數(shù)據(jù)與輔助通道的干擾信號的為(M+1)個波束對期望方向回波的輸出．互相關矩陣．則整個自適應旁瓣相消陣列輸自適應-自適應算法有效實