(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202211053362.8 (22)申请日 2022.08.30 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 115130331 A (43)申请公布日 2022.09.30 (73)专利权人 湖北工业大 学 地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 巩朋成　张峻嘉　刘永康　李利荣　 吴方祥　戴晗　李婕　贺章擎　 (74)专利代理 机构 武汉宇晨专利事务所(普通 合伙) 42001 专利代理师 余晓雪 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/15(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 111/10(2020.01)(56)对比文件 CN 113315560 A,2021.08.27 CN 106646394 A,2017.0 5.10 CN 113032989 A,2021.0 6.25 CN 113704998 A,2021.1 1.26 CN 113704998 A,2021.1 1.26 CN 113051739 A,2021.0 6.29 US 2003220554 A1,20 03.11.27 WO 2015016331 A1,2015.02.0 5 巩朋成等.频控阵MIMO雷达中基 于稀疏迭代 的多维信息联合估计方法. 《雷达学报》 .2017, (第02期), Gong P.Trans mit beampat tern design based on convex optimizati on for MIMO radar system s. 《Signal Proces sing》 .2019,第 94卷(第1期),第195 -201页. 张书瑞等.零陷可控的低旁瓣频率 不变宽带 波束形成. 《系统工程与电子技 术》 .2016,(第0 6 期), 审查员 张盈盈 (54)发明名称 基于稀疏阵列的鲁棒频率不变波束形成方 法 (57)摘要 本发明属于信号处理技术领域， 涉及一种基 于稀疏阵列的鲁棒频率不变波束形成方法， 包 括： 1） 构建基于一维均匀线 性阵列的频率一致的 波束图合成问题的数学模型， 通过ADMM求解不同 频率 下的权重矩阵， 进而得到不同频率下稀 疏阵元位置和滤波器的权重系数； 2） 对权重矩阵 进行群组稀 疏处理， 进而确定稀 疏阵元在所有 频 率上的共同位置； 3） 确定共同的滤波器的权重向 量并优化阵列的鲁棒性； 4） 结合步骤3） 所得到的 共同的滤波器的权重向量得到稀 疏波束图。 本发 明提供了一种近似频率不变的波束形成、 阵列的 高方向性增益、 阵列的良好鲁棒性以及更高阵元 利用率的基于稀疏阵列的鲁棒频率不变波束形成方法。 权利要求书5页 说明书14页 附图9页 CN 115130331 B 2022.12.13 CN 115130331 B 1.一种基于稀疏阵列的鲁棒频率不变波束形成方法， 其特征在于： 所述基于稀疏阵列 的鲁棒频率 不变波束形成方法包括以下步骤： 1） 构建基于一维均匀线性阵列的频率一致的波束图合成 问题的数学模型， 通过ADMM求 解不同频率 下的权重矩阵， 进 而得到不同频率下稀疏阵元位置和滤波器的权 重系数； 2） 对权重矩阵进行群组稀疏处 理， 进而确定稀疏阵元在所有频率上的共同位置； 3） 确定共同的滤波器的权 重向量并优化阵列的鲁棒 性； 4） 结合步骤3） 所 得到的共同的滤波器的权 重向量得到稀疏波 束图； 所述步骤1） 的具体实现方式是： 1.1） 构建基于一维均匀线性阵列的频率一致的波束图合成问题的数学模型， 所述数学 模型的表达式是： ； 其中： 和 分别是在频率 下， 引入的两组实值辅助变量； 为在频率 下， 包含波束形成器复系数的大小为 的加权向量； 为在频率 下， 声信号的导向矢量； 矩阵 和 分别为在频率为 下， 包含了主瓣角度区域 和旁瓣上的 导向矢量的矩阵， 大小分别为 和 ； 和 分别为目标波 束图包含主瓣和旁瓣区域的长度为 和 的向量； 和 分别是设计的主瓣和副瓣和目标波束图间的正值误差容限参数； 1.2） 以步骤1.1） 构建得到的数学模 型构建增广拉格朗日函数， 所述增广拉格朗日函数的表 达式是： 权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115130331 B 2其中： 所述 是自定义的惩罚因子； 所述 ， ， 分别是对应 于线性约束 ， 和 的缩放对偶变量； 1.3） 以迭代的方式对步骤1.2） 中构 建得到的增广拉格朗日函数进行求解， 得到不同频 率 下的权重矩阵， 进 而得到不同频率下稀疏阵元位置和滤波器的权 重系数。 2.根据权利要求1所述的基于稀疏阵列的鲁棒频率不变波束形成方法， 其特征在于： 所 述步骤1.3） 的具体实现方式是： 1.3.1） 通过求解以下优化问题， 用给定的 更新 和 ； （20） 忽略与 和 无关的项， 所述 （20） 等 价于： （21） 和 的更新取决于 （21） 的解； （22） 和 （23） 其中：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115130331 B 3