[发明专利]一种干扰协方差矩阵稳健重构方法

摘要

本发明属于阵列信号处理领域，主要涉及干扰噪声协方差矩阵重构算法的稳健性和基于该算法的最差性能最优化Capon自适应波束形成的稳健性。本发明首先采用最差性能最佳化准则建立期望信号和干扰信号导向矢量的误差模型，然后采用鲁棒Capon波束形成(Robust Capon Beamforming,RCB)来分别估计D‑1个干扰信号的功率和导向矢量同时对样本协方差矩阵进行EVD来估计阵列接收高斯白噪声功率由此得到考虑干扰信号导向矢量误差的干扰噪声协方差矩阵重构可以有效的针对求和式干扰噪声协方差矩阵重构的固有不足，有效提高波束形成算法的稳健性。

主权项

一种干扰协方差矩阵稳健重构方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、由M个阵元构成的均匀线阵接收到D个来自远场信源的信号，所述D个信号的来波方向分别为θd，设第1个信号为期望信号，其余D‑1个均为干扰信号，且假设各个信号之间互不相关，且信号与噪声之间也互不相关，则第n个快拍下阵列接收数据记为其中，A＝[a(θ1),…,a(θD)]为阵列流型矩阵，s(n)为阵列接收到的信号源矢量，v(n)表示阵列接收到的噪声矢量，v(n)为零均值高斯白噪声，d＝1,…,D，s1(n)为期望信号的时域窄带信号波形，sd(n)为第d个干扰信号的时域窄带信号波形，则阵列接收到的N个快拍数据为由阵列接收数据矩阵X可以得到阵列接收数据的样本协方差矩阵S2、利用S1所述阵列接收数据的样本协方差矩阵来估计阵列接收的高斯白噪声功率S3、采用鲁棒Capon波束形成(Robust Capon Beamforming,RCB)来估计D‑1个干扰信号的功率和导向矢量S31、第d个干扰信号的预估计导向矢量为真实的信号导向矢量a(θd)位于椭圆不确定集合中，利用S1所述阵列接收数据的样本协方差矩阵来构建第d个干扰信号的RCB波束形成优化问题，其中，δd表示第d个干扰信号的真实导向矢量a(θd)与其预估的导向矢量为之间的估计误差，εd表示该导向矢量估计误差δd的范数约束上限值，表示第d个干扰信号的信号功率，“I”表示维度为M×M的单位矩阵：将所述第d个干扰信号的RCB波束形成优化问题进行一定整理之后转换为如下的半定规划问题：mina(θd),σd21/σd2]]>求解所述半定规划问题，可以得到干扰信号d的功率和导向矢量S32、分别取d＝2,…,D，重复步骤S31即可得到干扰噪声协方差矩阵中的干扰信号项S33、根据S2所述和S32所述干扰信号项得到考虑干扰信号导向矢量误差的重构的干扰噪声协方差矩阵S4、期望信号的预估计导向矢量为其真实导向矢量a(θ1)位于椭圆不确定集合利用S3中重构的干扰噪声协方差矩阵来构建期望信号的最差性能最优化(WCPO)波束形成优化问题：minwwHR^i+nws.t.wHa^(θ1)≥ϵ1||w||2+1]]>将其进行一定整理之后转换为如下的二阶锥规划问题：minw||Vw||s.t.ϵ1||w||2≤wHa^(θ1)-1,R^i+n=VHV]]>采用已有的SeDuMi软件或CVX软件进行求解，得到其稳健的阵列加权wRA‑INCMR，其中，δ1表示期望信号的真实导向矢量a(θ1)与其预估的导向矢量之间的估计误差，ε1表示该导向矢量估计误差δ1的范数约束上限值。