CN115575888B 一种无人机集群近场波束形成方法及系统 （中国人民解放军空军预警学院）

CompensationAlgorithmforth本发明提供一种无人机集群近场波束形成天线阵列接收的已知位置单辐射源信号确定相的最优相位误差对天线阵列的实际波束进行校2确定无人机集群构成的天线阵列在近场条件下的信号模型忽略感兴趣目标到所述天线阵列中心的距离对电磁波信号幅基于所述近似信号模型，并考虑各个阵元位置的误差确定天线阵确定单快拍天线阵列接收信号在期望主瓣方向的合成列的合成信号功率确定多快拍合成信号功率的熵值；所述熵值是接收信号相位误差的函根据天线阵列接收的已知位置单辐射源的接收信号确定相邻阵元输出信号间的相位基于各个阵元的最优相位误差对所述天线阵列的实际波束进行校设由N架无人机编队构成的N元近场稀疏天线阵列沿x轴等间隔线性分布，阵元间距大对于近场空间内的任意辐射源P，根据球面波波动方程可得阵元n处接n表示天线阵元n到P点的距离，R为P点到阵列中心点O的距离，P点坐标为P(xP,3实际阵元波程差Aj,表示为：n4gg接收信号确定相邻阵元输出信号间的相位梯度信息，以第一个阵元输出信号的相位为参相邻阵元间的相位梯度AP"估计为：将所估计的相位误差作为相位误差的初始值，并基于所述一阶导数和8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于5近场信号模型确定单元，用于确定无人机集群构成的天线阵列在近实际波束确定单元，用于基于所述近似信号模型，相位误差确定单元，用于确定单快拍天线阵列接收信号在期望优相位误差；相位误差校正单元，用于基于各个阵元的最优相位误差对所述最优相位误差对所述天线阵列的实际波束进行校正，形成相位误差校正后的波束i,具体wcn设由N架无人机编队构成的N元近场稀疏天线阵列沿x轴等间隔线性分布，阵元间距大67[0002]文献H.Zouetal.″PhaseExtractionAlgorithmBasedontheSpatialCarrier-FrequencyPhase-ShiftingGradient,″inIEEEPhotonicsJournal,vol.11,no.6,pp.1-7,Dec.2019,Artno.6902007,doi:10.1109/JPHOT.2019.2950103.基于参考源AzimuthBeamSteeringBasedonEntropyMinimization,″inIEEEGeoscienceandRemoteSensingLetters,vol.18,no.5,pp.841-845,May2021,doi:10.1109/但存在迭代初值选取影响算法时长与陷入局部最优等问题；文献R.LiuandK.Wu,″AntennaArrayforAmplitudeandPhaseSpecifiedNear-FieldMultifocus,″inIEEETransactionsonAntennasandPropagation,vol.67,no.5,pp.3140-3150,8[0009]根据天线阵列接收的已知位置单辐射源的接收信号确定相邻阵元输出信号间的[0012]在一个可选的示例中，确定无人机集群构成的天线阵列在近场条件下的信号模[0013]设由N架无人机编队构成的N元近场稀疏天线阵列沿x轴等间隔线性分布，阵元间P[0026]在一个可选的示例中，当阵元位置存在误差Δxn和Δyn，实际阵元n的坐标为9[0037]其中，w;为wn的共轭复数，wn为使得阵列指向期望主瓣方向的第n个阵元的加权n为第n个阵元接收信号的噪声。gg[0046]相邻阵元间的相位梯度AP"估计为：[0048]其中，AP"为第m个阵元与第m+1个阵元接收的已知位置单辐射源信号的相位梯述天线阵列的实际波束进行校正，形成相位误差校正后的波束i,具体为：向期望主瓣方向的第n个阵元的加权值，pn表示对阵元n接收信号估计的最优相位误差；[0066]设由N架无人机编队构成的N元近场稀疏天线阵列沿x轴等间隔线性分布，阵元间置存在误差Δxn和Δyn，实际阵元n的坐标为(i,,J),其中，⃞,=x,十AX,、j,=y,+AY,,实际阵列信号模型表示为：[0079]本发明针对无人机集群目标位于近场及无人机位置误差使得集群分布式天线无信号相位差函数的泰勒展开，对模型进行了近似；利用改进的牛顿最大熵(improvedPP[0113]当阵元位置存在误差，实际阵元n的坐标为(i,j),其中，gggggggggg表示由噪声与阵列位置误差共同导致的第n个阵元的初始相位误差。法求得的相位误差进行补偿与波束形成。基于N-ME与IN-ME算法求得相位误差进行补偿后Uncompensated时无法有效进行波束形成，牛顿最大熵算法N-ME形成波束副瓣电平约为-[0187]近场信号模型确定单元610，用于确定无人机集群构成的天线阵列在近场条件下[0189]相位误差确定单元630，用于确定单快拍天线阵列接收信号在期望主瓣方向的合[0190]相位误差校正单元640