一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115856787A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211700467.8(22)申请日2022.12.29(71)申请人中国电子科技集团公司第五十四研究所地址050081河北省石家庄市桥西区中山西路589号航天部(72)发明人夏双志李同孔永飞宋晓龙周志伟(74)专利代理机构河北东尚律师事务所13124专利代理师王文庆曲佳颖(51)Int.Cl.G01S7/36(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法(57)摘要本发明涉及相控阵天线领域，公开了一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法，可以平面相控阵在进行数字波束形成时，在子阵级快速、准确地对多个干扰信号进行零陷处理，在抑制干扰的同时实现对期望信号的有效接收。实现方案为：平面相控阵布阵，储存各子阵中心位置坐标以及阵元位置坐标；利用快捕技术提取目标信息特征，判定期望信号与干扰信号的空间目标位置；构建抗干扰所需的子阵级约束矩阵C和约束向量f；以子阵为单位求解最优权值；扫描作方向图。本发明提出的基于平面相控阵抗干扰实现方法在子阵级实现，不需要已知期望信号以及计算接收信号的协方差矩阵，节省计算资源，可以方便快速地在方向图中对所有干扰信号的位置进行零陷处理。CN115856787ACN115856787A权利要求书1/2页1.一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对平面相控阵进行布阵，并储存各子阵中心位置坐标以及阵元位置坐标；(2)利用快捕技术提取目标信息特征，判定全部干扰信号与期望信号的方位俯仰信息；(3)根据子阵中心位置以及全部干扰信号与期望信号的方位俯仰信息，得到全部干扰信号与期望信号的导向矢量，构建抗干扰所需的子阵级约束矩阵C和约束向量f；(4)根据子阵级约束矩阵C和约束向量f，以子阵为单位求解最优权向量；(5)根据阵元位置坐标、最优权向量以及扫描方向的导向矢量，扫描作方向图，仿真验证抗干扰实现结果。2.根据权利要求1所述的一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法，其特征在于，步骤(2)具体包括以下过程：(201)将扫描空域划分为四个区域，对波束形成器下发多个不同方向的导向矢量权值同时形成四个波束，对各区域目标进行扫描；(202)将阵元接收的四路数据进行解帧处理后，并进行FFT运算，求取每个和波束的能量，对比四个波束的信噪比，储存当次扫描信噪比最大值及对应波束序号；(203)按照扫描间隔调整波束指向，重新对各区域目标进行扫描，返回步骤(202)，直到空域扫描完成，得到信噪比降序排列的波束，并根据波束序号和扫描次数求取对应的波束指向；(204)根据步骤(203)得到的波束指向下的和差波束数据求取角误差和AGC电压，根据角误差和AGC电压进行波束跟踪，跟踪成功的判定为期望信号，其余判定为干扰信号。3.根据权利要求2所述的一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法，其特征在于，步骤(3)具体包括以下过程：根据子阵中心的三维空间坐标(xm,ym,zm)与步骤2得到的期望信号方向(θ0,φ0)，计算阵面上各子阵中心需要补偿的距离差：M为子阵个数；计算期望信号的导向矢量：根据子阵中心的三维空间坐标与步骤2得到的第n个干扰信号方向(θn,φn)，计算阵面上各子阵中心需要补偿的距离差：计算第n个干扰信号的导向矢量：构建抗干扰所需的子阵级约束矩阵，C＝[a0a1…an…aN]约束向量N为干扰信号数量。4.根据权利要求3所述的一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法，其特征在于，步骤(4)具体包括以下过程：2CN115856787A权利要求书2/2页以子阵为单位求解最优权值：w_center＝C[CHC]‑1f，并进行扩展，同一子阵内部所有阵元应用相同权值，得到由各个阵元权值组成的权向量w。3CN115856787A说明书1/4页一种基于平面相控阵子阵级抗干扰实现方法技术领域[0001]本发明涉及相控阵天线领域中波束形成抗干扰算法，特别适用于平面相控阵天线的子阵级波束形成抗干扰领域。背景技术[0002]波束形成是用一定形状的波束来通过有用信号或者需要方向的信号，并抑制不需要方向的干扰，即给系统构建一个信号的空域滤波器。在工程中常在阵元级或者子阵级将信号进行模数转换，通过各级的数字接收机后将信号在信号处理器或者FPGA中加权求和，在一段时间内将天线阵列波束“导向”到期望方向，得到方向图。[0003]在阵列信号处理自适应数字波束形方法中，线性约束最小方差(LCMV)准则是比较常用的，可表示为：[0004][0005]其中，R为接收信号的自相关矩阵，C为M×(J+1)维约束矩阵，f为(J+1)维约束向量，M为阵列中天线数，J为干扰