空基分布式阵列波束合成方法及装置、电子设备、介质与流程

本公开涉及雷达探测，特别涉及一种空基分布式阵列波束合成方法及装置、电子设备、介质。

背景技术：

1、目前，波束合成技术在雷达、语音处理、无线通信等领域中得到了广泛应用，其通过调整天线阵列中各单元的信号幅度和相位，集中能量向期望的方向辐射或接收信号，降低其它方向辐射，增强波束的定向性能，形成特定的波束方向图。

2、然而，传统的固定天线阵列面临电口径尺寸受限于物理空间和机械结构、易被敌方探测发现等问题，难以同时满足大口径、低雷达散射截面（radar cross section，rcs）等要求，给天线阵列探测威力和生存能力的提升带来了极大挑战。

3、因此，如何同时增强天线阵列的探测威力和生存能力，以提升现代化雷达、电子侦察系统性能，成为本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种空基分布式阵列波束合成方法及装置、电子设备、介质。

2、本公开的一个方面，提供了一种空基分布式阵列波束合成方法，所述合成方法包括：

3、根据波束指向和干扰来波方向，建立空基分布式雷达阵列的位置及天线阵列的权向量之间的联合优化代价函数；

4、应用lawson准则简化极小极大化的所述联合优化代价函数，得到简化后的代价函数；

5、基于所述简化后的代价函数，利用交替方向乘子法交叉迭代优化所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量，直至所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量均收敛或当前迭代次数达到最大迭代次数；

6、利用迭代优化得到的所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量，合成低副瓣波束。

7、可选地，所述联合优化代价函数表示为公式1：

8、公式1；

9、其中，表示所述联合优化代价函数；表示空基分布式雷达阵列中第n个阵列单元的位置且， n表示空基分布式雷达阵列中的阵列单元总个数，分别表示空基分布式雷达阵列中第n个阵列单元对应的x轴坐标、y轴坐标、z轴坐标；表示所述天线阵列的权向量，分别表示天线阵列中第1、2、…、n个天线单元对应的权向量且分别与空基分布式雷达阵列中第1、2、…、n个阵列单元相对应；表示空基分布式雷达阵列的导向矢量且， j表示虚部， k表示波数，表示对应于俯仰向和方位向的波向量且； s. t.表示约束条件；表示目标方向中的俯仰向，表示目标方向中的方位向；表示第 l个干扰方向中的俯仰向，表示第 l个干扰方向中的方位向， l表示干扰方向的总个数； t和 h分别表示实数域和复数域的转置符号； sidelobe表示副瓣区域。

10、可选地，所述应用lawson准则简化极小极大化的所述联合优化代价函数，得到简化后的代价函数，包括：

11、采用lawson权值对所述联合优化代价函数进行加权，得到所述简化后的代价函数。

12、可选地，所述简化后的代价函数表示为公式2：

13、公式2；

14、其中，表示所述简化后的代价函数； t表示当前迭代次数且，为最大迭代次数；表示lawson权值且，表示当前迭代次数 t下所述天线阵列的权向量；表示当前迭代次数 t下空基分布式雷达阵列中 n个阵列单元的位置。

15、可选地，所述基于所述简化后的代价函数，利用交替方向乘子法交叉迭代优化所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量，直至所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量均收敛或迭代次数达到最大迭代次数，包括：

16、求解公式2的步骤：在当前迭代次数 t下，令固定，则公式2变为公式3，其中，表示对应的第一中间变量，均为中间变量，且，，：

17、公式3；

18、基于线性约束最小方差算法，将公式3的解析解表示为公式4：

19、公式4；

20、求得后，将公式4代入公式2，得到公式5，其中，表示对应的第二中间变量：

21、公式5；

22、采用bfgs算法求解公式5，得到；

23、根据公式4，利用和，计算得到当前迭代次数 t下更新后的天线阵列的权向量；

24、根据公式6，更新当前迭代次数 t下的lawson权值，其中，表示当前迭代次数 t下更新后的lawson权值：

25、公式6；

26、当 t>1时，判断及是否均收敛：若是，则停止迭代；若否，则令 t= t+1，返回求解公式2的步骤，直至 t达到最大迭代次数。

27、可选地，所述判断及是否均收敛，包括：

28、判断是否满足且是否满足，其中，表示对应的收敛门限，表示对应的收敛门限。

29、可选地，所述采用bfgs算法求解公式5，得到，包括：

30、步骤2.1：设置参数，参数，参数 m=0，梯度模值阈值满足，初始对称正定hessian近似矩阵，为单位矩阵，将的初始点记作，令迭代次数，迭代次数 i最大为；

31、步骤2.2：计算，其中，表示在迭代次数 i下的点，表示在迭代次数 i下对应的梯度，若，则停止迭代，输出此时的作为的极小值点，若，则进入步骤2.3；

32、步骤2.3：解线性方程组，其中，表示迭代次数 i下hessian矩阵的近似矩阵，得到搜索方向；

33、步骤2.4：采用armijo搜索算法确定搜索步长：若，则令，在迭代次数 i+1下的点；否则，令 m= m+1，重新执行步骤2.4；

34、步骤2.5：计算hessian矩阵的近似矩阵，其中，中间变量，中间变量；

35、步骤2.6：令，返回步骤2.2。

36、本公开的另一个方面，提供了一种空基分布式阵列波束合成装置，所述合成装置包括：

37、建立模块，用于根据波束指向和干扰来波方向，建立空基分布式雷达阵列的位置及天线阵列的权向量之间的联合优化代价函数；

38、简化模块，用于应用lawson准则简化极小极大化的所述联合优化代价函数，得到简化后的代价函数；

39、迭代模块，用于基于所述简化后的代价函数，利用交替方向乘子法交叉迭代优化所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量，直至所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量均收敛或当前迭代次数达到最大迭代次数；

40、合成模块，用于利用迭代优化得到的所述空基分布式雷达阵列的位置及所述天线阵列的权向量，合成低副瓣波束。

41、本公开的另一个方面，提供了一种电子设备，包括：

42、至少一个处理器；以及，

43、与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

44、存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行前文记载的空基分布式阵列波束合成方法。

45、本公开的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现前文记载的空基分布式阵列波束合成方法。

46、本公开相对于现有技术而言，可以使空基分布式雷达阵列充分发挥其在三维空间中可任意大范围部署、平台个体rcs小的优势，基于任意初始位置稳定形成低副瓣波束，拥有非常好的鲁棒性能，最大程度降低了峰值副瓣电平，抑制了敌方强干扰，形成了高性能波束，有效提升了空基分布式雷达阵列的探测威力和性能、战场生存能力与波束合成性能，克服了传统固定阵列面临的电口径尺寸受限、易被敌方探测的缺点。