阅读说明：本技术 基于支持向量回归的鲁棒自适应波束合成方法 (Robust self-adaptive beam forming method based on support vector regression ) 是由 罗东琦 司宾强 朱纪洪 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：基于支持向量回归的鲁棒自适应波束合成方法。将接收到的阵列信号表示成复包络列向量的形式,并依次排成数据矩阵形式。将预测误差的平均值作为最小化目标,计算阵列信号向量的协方差矩阵作为正则项的加权矩阵,将原鲁棒自适应波束合成问题转化为一个复空间上的支持向量机回归问题。利用Wirtinger导数和拉格朗日乘子法计算问题的最优解并求得其封闭形式,并提出一种递归算法用于实时处理。本发明能够适用于期望信号方向不准确以及数据量偏小的情形,能自适应地、实时地寻找最优的波束合成向量,具有很高的准确性、快速性、可信性和鲁棒性。(A robust self-adaptive beam forming method based on support vector regression. The received array signals are represented in the form of complex envelope column vectors and arranged in turn in the form of a data matrix. And taking the average value of the prediction errors as a minimization target, calculating a covariance matrix of the array signal vectors as a weighting matrix of a regular term, and converting the original robust adaptive beam forming problem into a support vector machine regression problem on a complex space. And calculating the optimal solution of the problem by utilizing a Wirtinger derivative and a Lagrange multiplier method, solving the closed form of the optimal solution, and providing a recursive algorithm for real-time processing. The invention can be suitable for the situations of inaccurate expected signal direction and small data quantity, can self-adaptively find the optimal beam forming vector in real time, and has high accuracy, rapidness, credibility and robustness.)

基于支持向量回归的鲁棒自适应波束合成方法

技术领域

本发明涉及信号处理领域，具体而言，涉及基于支持向量机的波束合成方法。

背景技术

在电子通讯系统中，接收机常通过相控阵天线收发信号来提高波束指向的灵活性。为了获得更高的输出信噪比，自适应波束合成成为了阵列信号处理中的一个重要问题。传统的自适应波束合成方法有最小方差无失真响应法等，但很容易受波达方向失配影响。为了减小波达方向失配导致的问题提出了线性约束最小方差法、贝叶斯法等。然而在实用中这些方法面临着许多问题，例如对信号、噪声模型的非真实的假设，使得它们真实环境中使用时表现出性能不够可靠、可信度低等缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于支持向量回归的鲁棒自适应波束合成方法，能够很好地应对波达方向失配的情形，实现高输出信噪比。

本发明的技术方案是：基于支持向量回归的鲁棒自适应波束合成方法，步骤如下：

1)采集阵列信号数据。对每一段阵列信号取复包络，将每个阵元信号的复包络视作一个分量，按照空间顺序排列得到一段信号复包络矢量，记作

x(1),x(2),x(3),…,x(n)；其中n根据实际需要取值

通过计算采样信号的外积平均估计信号的协方差矩阵，即

其中(·)^H表示共轭转置。

计算加权Gram矩阵K与复拉格朗日乘子向量ζ

ζ＝-(K^T+C^-1I_K)^-1s₀

最后得到最优的波束合成矢量为

2)对于新的到达信号x(K+1)，利用递归算法更新波束合成矢量。首先计算

其中

从而得到更新的拉格朗日乘子向量与波束合成向量

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明的自适应波束合成方法，实现了鲁棒的自适应波束合成功能，相比传统的波束合成方法，允许波达方向存在一定失配，并且对于不同强度的干扰信号都有很好的抑制效果。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

具体实施方式

本发明波达方向估计方法流程图见附图1，具体步骤为：

1)采集生成阵列信号数据。对每一段阵列信号取复包络，将每个阵元信号的复包络视作一个分量，按照空间顺序排列得到一段信号复包络矢量，记作

x(1),x(2),x(3),…,x(n)；其中n根据实际需要取值

通过计算采样信号的外积平均估计信号的协方差矩阵，即

其中(·)^H表示共轭转置。

计算加权Gram矩阵K与复拉格朗日乘子向量ζ

ζ＝-(K^T+C^-1I_K)^-1s₀

最后得到最优的波束合成矢量为

2)对于新的到达信号x(K+1)，利用递归算法更新波束合成矢量。首先计算

其中

从而得到更新的拉格朗日乘子向量与波束合成向量

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。