針對超波束形成方法（Hyper Beam-forming,HBF）在實(shí)際應(yīng)用中的不穩(wěn)定問題,依據(jù)陣元間協(xié)方差矩陣同一斜對角線上不同元素具有相同相位差的特點(diǎn),提出了一種基于虛擬陣元的超波束形成方法（Hyper Beam-forming Based on Virtual Array Element,VAEHBF）。該方法按互相關(guān)法對接收陣進(jìn)行虛擬擴(kuò)展;按HBF思想分子陣分裂波束形成;對分裂波束形成結(jié)果進(jìn)行合成,得到改善的超波束形成結(jié)果。數(shù)值仿真和實(shí)測數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明,相比HBF方法,該方法通過對接收陣進(jìn)行虛擬擴(kuò)展,在保持分辨力不變的情況下,可進(jìn)一步提高合成波束增益,對信噪比的適應(yīng)能力得到了3 dB提高,提高了HBF的目標(biāo)檢測性能及方位估計(jì)能力。 

【文章來源】：火力與指揮控制. 2020,45(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

HBF分裂波束示意圖

（總第45-）火力與指揮控制2020年第1期信號處理中被廣泛應(yīng)用［1-5］。但該方法存在主波束寬、旁瓣級高、能量泄漏等缺點(diǎn)，易引起旁瓣干擾，不利于弱目標(biāo)檢測。為了克服CBF方法存在的主波束寬、旁瓣級高等缺點(diǎn)，研究學(xué)者提出了一種波束銳化方法：超波束形成方法（HyperBeam-forming，HBF）［6-8］，該方法在陣列孔徑保持不變情況下，有效減小了CBF主波束寬度，抑制了旁瓣，解決了空間加權(quán)方法在進(jìn)行旁瓣抑制和波束銳化折中選擇問題。由現(xiàn)有文獻(xiàn)［9-12］可知，現(xiàn)有HBF方法的實(shí)現(xiàn)過程通常為通過對接收陣分子陣做波束形成，形成同一方向波束對，然后在對該波束對進(jìn)行和差波束運(yùn)算，最后對和差波束運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行合成，使波束圖銳化。該過程在信噪比較高情況下，可很好實(shí)現(xiàn)主波束銳化和旁瓣抑制［13-15］，但該過程分子陣所用陣元數(shù)為接收陣一半，在實(shí)現(xiàn)主波束銳化和旁瓣抑制時(shí)，其所能達(dá)到的最低信噪比有限，在一定信噪比下不能實(shí)現(xiàn)對弱目標(biāo)檢測。為了提高HBF在低信噪比應(yīng)用中的魯棒性，依據(jù)陣元間協(xié)方差矩陣同一斜對角線上不同元素具有相同相位差的特點(diǎn)［16-17］，按互相關(guān)方法對接收陣進(jìn)行虛擬擴(kuò)展；然后按HBF思想分子陣分裂波束形成；最后對分裂波束形成結(jié)果進(jìn)行合成，得到改善的超波束形成結(jié)果，本文稱之為基于虛擬陣元的超波束形成方法（HyperBeam-formingBasedonVirtualArrayElement，VAEHBF）。數(shù)值仿真和實(shí)測數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，相比HBF，本文方法通過對接收陣進(jìn)行虛擬擴(kuò)展，在保持分辨力不變的情況下，進(jìn)一步提高了合成波束增益，對最低信噪比的適應(yīng)能力得到了3dB改善，提高了HBF的目標(biāo)檢測性能及方位估計(jì)能力。1HBF方法1.1基本原理圖1HBF分裂波束示意圖為了更直觀說明HBF輸出波束過程，如圖1所示

"的輸出為（6）由式（6）可得RH"輸出為（7）由式（7）可知，RH"輸出波束對目標(biāo)探測能力受RL"影響。根據(jù)空間增益理論可知，采用RL"和RL形式所得空間增益分別為（8）式中，log（·）以10為底對數(shù)函數(shù)。由式（8）可知，采用RL"和RL形式所得空間增益差為。采用RL"形式，相比RL形式合成增益提高了近，即在保持分辨力不變的情況下，相比HBF方法，VAEHBF方法的探測能力得到了3dB提高。2.2實(shí)現(xiàn)流程及運(yùn)算量分析由第2.1節(jié)理論分析可知，VAEHBF方法可分為如下步驟實(shí)現(xiàn)：圖3CBF與HBF輸出波束比較圖4不同階數(shù)下的HBF輸出波束馬曉強(qiáng)，等：一種基于虛擬陣元的超波束形成方法·87·0087

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3582573