一种基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112491455A(43)申请公布日2021.03.12(21)申请号202110158869.9(22)申请日2021.02.05(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人田径雷世文林志鹏胡皓全陈波杨伟唐璞何子远(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人周刘英(51)Int.Cl.H04B7/06(2006.01)H04B7/08(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称一种基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法(57)摘要本发明公开了一种基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法，属于阵列天线的波束赋形技术领域。为了有效解决由于阵列单元位置偏差引起的副瓣恶化的技术问题，本发明通过对位置偏差的高阶泰勒描述，设置阵列单元位置的估计优化模型，并通过本发明的迭代运算处理，修正阵列位置，从而为阵列天线，特别是大型阵列天线的波束赋形应用，提供较好的阵列位置估计信息，有利于合成低副瓣阵列波束。CN112491455ACN112491455A权利要求书1/2页1.一种基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：随机初始化阵列天线位置偏移，其中,表示阵列天线的阵列单元数，上标“T”表示向量转置；步骤2：根据当前的阵列天线位置偏移，计算参量以及；其中，参量，参量的各元素为：，其中，表示泰勒展开式的阶数，表示电磁波波长，表示主瓣方向，表示虚数单位；参量，其中参量的各元素为：，表示阵列复加权系数，符号“”表示点乘，阵列因子向量，第n个阵列单元的阵列因子，表示第n个阵列单元的期望位置，阵列天线远场方向图，表示第n个阵列单元的远场方向图，上标“H”表示向量的厄尔米特转置；步骤3：根据当前的计算得到的参量，计算中间更新参量；其中，，上标“”表示矩阵的伪逆；远场辐射表示根据期望阵列位置求解的阵列复加权系数所激励的阵列天线的远场辐射；矩阵，，角度区域，和分别表示主瓣区域和副瓣区域，表示元素均为数字1的列向量；步骤4：基于当前计算得到的中间更新参量，对各阵列单元位置偏移进行更新，更新后的为：；其中，符号“”表示向量的实部，符号“”表示括号中的向量的第n个元素，表示第n个阵列单元的复加权系数；步骤5：确定是否满足预置的迭代收敛条件，若是，则执行步骤6；否则，重复执行步骤2至5；2CN112491455A权利要求书2/2页步骤6：基于最近一次计算得到的阵列天线位置偏移，计算各阵列单元的真实阵列因子，得到真实阵列因子向量，并计算参量；再对波束优化模型进行求解，将求解得到的阵列复加权系数作为最优阵列复加权系数以配置阵列天线的各阵列单元在信号发射或接收时的复加权系数；该波束优化模型具体为：其中，表示待优化的阵列副瓣电平。2.如权利要求1所述的基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法，其特征在于，步骤1中，阵列天线位置偏移的各元素的初始值服从均值为0方差为的正态分布，其中，。3.如权利要求1所述的基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法，其特征在于，步骤5中，迭代收敛条件为：迭代次数达到预置的迭代次数上限或相邻两次计算得到的阵列天线位置偏移的差异满足预设条件。4.如权利要求1所述的基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法，其特征在于，确定是否满足预置的迭代收敛条件时，计算最近两次计算得到的阵列天线位置偏移的向量差，并确定向量差中的最大元素值是否小于或等于，若是，则满足迭代收敛条件，其中，。3CN112491455A说明书1/9页一种基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法技术领域[0001]本发明属于阵列天线的波束赋形技术领域，具体涉及一种基于阵列单元位置修正的鲁棒性波束赋形方法。背景技术[0002]波束赋形是一种基于阵列天线的信号预处理技术，波束赋形通过调整阵列天线中每个阵列单元的复加权系数（也称激励）产生具有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。即，为了基于所需的辐射波形进行信号的收发处理，首先通过波束赋形处理对阵列天线的每个阵列单元的复加权系数（包括幅度和相位）进行优化设置以获得想要的辐射波形，实现对各阵列单元的复加权系数的配置，再基于配置后的阵列天线进行信号的发射或接收。波束赋形技术在扩大覆盖范围、改善边缘吞吐量以及干扰抑止等方面都有很大的优势。[0003]在利用阵列天线进行波束赋形的过程中，现有方法大都假定阵列单元的位置是精确且已知的。但是在实际工程中，特别是大型阵列的应用中，由于加工误差、形变以及单元共形等因素的影响，阵列单元的实际位置往往与预期的位置不一致，即存在着一定的位置误差。当阵列位置误差较大时，如果不考虑阵列单元的实际位置变化，合成的波束性