專利名稱：一種針對(duì)共享譜雷達(dá)同頻干擾的抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種涉及共享譜雷達(dá)系統(tǒng)中各雷達(dá)之 間同頻干擾等的抑制方法。
背景技術(shù)：
共享譜雷達(dá)在實(shí)現(xiàn)高效利用頻譜資源的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)無(wú)縫隙的進(jìn)行大范圍 監(jiān)測(cè)。共享譜雷達(dá)系統(tǒng)中各雷達(dá)鄰近工作，每部雷達(dá)所接收到的回波是各共享譜雷達(dá)回波 等的混疊(波)。對(duì)某臺(tái)具體的雷達(dá)來(lái)說，除雜波干擾外、其他共享譜雷達(dá)的回波亦會(huì)對(duì)該 雷達(dá)形成干擾，因此、需對(duì)不同雷達(dá)的回波進(jìn)行分離，正交波形是其最佳選擇；但實(shí)際中正 交波形難以實(shí)現(xiàn)，往往導(dǎo)致同頻干擾無(wú)法有效抑制。在多目標(biāo)環(huán)境下，強(qiáng)的同頻干擾會(huì)淹沒 鄰近的弱小目標(biāo)回波的主瓣，導(dǎo)致雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)范圍降低，虛警概率增大；尤其 是對(duì)于機(jī)載雷達(dá)在飛行編隊(duì)的情況下，由于飛機(jī)近距離飛行，雷達(dá)間存在著旁瓣泄漏，同頻 干擾問題將會(huì)更加突出，對(duì)整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，給共享譜雷達(dá)中各雷達(dá)的實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)造成極大困難。因此，要確保共享譜雷達(dá)系統(tǒng)的檢測(cè)性能，則需設(shè)法抑制共享譜雷達(dá)系 統(tǒng)中各雷達(dá)之間這種同頻干擾。由于共享譜雷達(dá)是同頻工作的，對(duì)某一臺(tái)雷達(dá)來(lái)說，來(lái)自其他雷達(dá)的回波信號(hào) (即干擾)與該雷達(dá)的回波信號(hào)載頻是一樣的，不可能像其他工作在不同頻段的多基雷達(dá) 系統(tǒng)、可以從頻域上直接將干擾信號(hào)濾除。在共享譜雷達(dá)中，同頻干擾的存在導(dǎo)致相同參數(shù) 的匹配濾波器無(wú)法獲得最佳的處理效果。Blunt等人提出了多基地自適應(yīng)脈沖壓縮(MAPC)技術(shù)，該方法基于最小均方誤差 (MMSE)，根據(jù)各雷達(dá)的回波信號(hào)，自適應(yīng)地為各雷達(dá)中每個(gè)距離單元確定一個(gè)濾波器，以壓 制距離旁瓣以及來(lái)自工作在同一頻段上的多個(gè)雷達(dá)的相互干擾。MAPC技術(shù)是將各雷達(dá)接收 到的所有回波信號(hào)通過采用最小均方誤差設(shè)計(jì)的濾波器進(jìn)行處理，由于沒對(duì)回波信號(hào)中各 類干擾信號(hào)分別進(jìn)行針對(duì)性處理；因而存在各共享譜雷達(dá)對(duì)干擾信號(hào)的抑制性差、收斂速 度慢，系統(tǒng)檢測(cè)目標(biāo)的動(dòng)態(tài)范圍窄，虛警概率大，影響了雷達(dá)系統(tǒng)在同頻干擾環(huán)境下的檢測(cè) 性能等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)存在的缺陷，研究設(shè)計(jì)一種針對(duì)共享譜雷達(dá)同頻干 擾的抑制方法，以達(dá)到增強(qiáng)對(duì)同頻干擾的抑制效果，有效提高單目標(biāo)及多目標(biāo)環(huán)境下雷達(dá) 系統(tǒng)檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍、以及檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，降低虛警率等目的。本發(fā)明的解決方案是分別將共享譜雷達(dá)接收到的各回波信號(hào)中的目標(biāo)回波信號(hào)、 距離旁瓣的回波信號(hào)、共享譜中其他雷達(dá)的回波信號(hào)及噪聲信號(hào)四部分的能量(強(qiáng)度)之 和作為建模參數(shù)，以脈沖壓縮后的目標(biāo)信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差的最大值作為基準(zhǔn)、 為每個(gè)距離單元分別設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖壓縮，從而達(dá)到抑制同頻干擾的目的。因 而，本發(fā)明方法包括
首先根據(jù)擬接收到的各回波信號(hào)中的目標(biāo)回波信號(hào)、距離旁瓣的回波信號(hào)、共享 譜中其他雷達(dá)的回波信號(hào)及噪聲信號(hào)四部分的能量(強(qiáng)度)之和作為建模參數(shù)，以脈沖壓 縮后的目標(biāo)信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差的最大值作為基準(zhǔn)、為每個(gè)距離單元對(duì)應(yīng)設(shè)置一 濾波器，并存儲(chǔ)待用；步驟1.回波信號(hào)的采樣對(duì)接收到的射頻信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信 號(hào)，以對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理；步驟2.信號(hào)分離將經(jīng)步驟1所得信號(hào)采用常規(guī)波束形成技術(shù)、對(duì)不同方向的回 波信號(hào)進(jìn)行分離處理，以抑制部分干擾信號(hào)；步驟3.各雷達(dá)回波信號(hào)初始功率的確定將步驟2所得分離處理后的信號(hào)采用傳 統(tǒng)方法經(jīng)濾波器對(duì)各距離單元的信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理、以確定各雷達(dá)的初始距離像，并 根據(jù)初始距離像進(jìn)而確定各雷達(dá)回波信號(hào)的初始功率；步驟4.干擾信號(hào)功率的確定首先分別確定干擾信號(hào)中的距離旁瓣信號(hào)、同頻干 擾信號(hào)和干擾信號(hào)的功率，然后對(duì)三者的功率進(jìn)行求和處理，以確定干擾信號(hào)功率；4. 1.距離旁瓣功率的確定將已獲得到的當(dāng)前雷達(dá)的回波信號(hào)功率作為加權(quán)系 數(shù)，對(duì)當(dāng)前雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的功率進(jìn)行加權(quán)處理，以確定距離旁瓣功率；4. 2.同頻干擾功率的確定將所獲得的系統(tǒng)中其他雷達(dá)的回波信號(hào)功率作為加 權(quán)系數(shù)，對(duì)其他雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)功率進(jìn)行加權(quán)處理，以確定同頻干擾功率；4. 3.噪聲功率的確定根據(jù)環(huán)境狀況確定的輔助距離單元(即只有噪聲、而無(wú)目 標(biāo)存在的距離單元)，對(duì)該距離單元的回波信號(hào)進(jìn)行平方差處理，并將其結(jié)果作為噪聲的功 率；4. 4.干擾信號(hào)功率的確定對(duì)所得距離旁瓣功率、同頻干擾功率和噪聲率功率進(jìn) 行求和處理，以確定干擾信號(hào)功率；步驟5.迭代加權(quán)向量的確定通過所得回波信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差、確定 目標(biāo)回波信號(hào)功率，并以目標(biāo)回波信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差的最大值為基準(zhǔn)、確定迭 代加權(quán)向量；步驟6.脈沖壓縮處理以抑制同頻干擾將步驟5所得迭代加權(quán)向量作為加權(quán)系數(shù) 更新存儲(chǔ)待用的濾波器，對(duì)步驟2所得分離信號(hào)按不同距離單元、利用更新后的濾波器分 別對(duì)不同距離單元的信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理，以進(jìn)一步抑制其同頻干擾；步驟7.根據(jù)步驟6脈沖壓縮處理后的信號(hào)確定各相應(yīng)雷達(dá)的距離像、進(jìn)而確定本 次迭代后各雷達(dá)回波信號(hào)的功率后；重復(fù)步驟4、5、6，直至達(dá)到對(duì)同頻干擾的抑制要求止。 上述常規(guī)波束形成技術(shù)為采用自適應(yīng)或非自適應(yīng)波束形成器進(jìn)行波束形成處理。在步驟3 中所述采用傳統(tǒng)方法經(jīng)濾波器對(duì)各距離單元的信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理，其濾波器為匹配濾 波器。本發(fā)明通過將共享譜雷達(dá)接收到的各回波信號(hào)中的目標(biāo)回波信號(hào)、距離旁瓣的回 波信號(hào)、共享譜中其他雷達(dá)的回波信號(hào)及噪聲信號(hào)四部分的能量(強(qiáng)度)之和作為建模參 數(shù)，以脈沖壓縮后的目標(biāo)信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差的最大值作為基準(zhǔn)，對(duì)每個(gè)距離單 元分別設(shè)計(jì)濾波器；并對(duì)每個(gè)距離單元的加權(quán)向量循環(huán)進(jìn)行更新，經(jīng)迭代處理、從而達(dá)到抑 制同頻干擾的目的。本發(fā)明與背景技術(shù)(MAPC)相比、經(jīng)一次迭代處理后對(duì)同頻干擾的抑制 效果即與背景技術(shù)經(jīng)兩次迭代處理的效果相當(dāng)；因而，本發(fā)明具有對(duì)同頻干擾等的抑制能力強(qiáng)、收斂速度快，可有效提高單目標(biāo)及多目標(biāo)環(huán)境下雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍、以及對(duì)目 標(biāo)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，且虛警率低等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明方法流程示意圖(方框圖)；圖2為本實(shí)施方式與背景技術(shù)(MAPC)分別經(jīng)一次迭代處理后對(duì)同頻干擾的抑制 效果對(duì)比示意圖；圖中實(shí)(曲)線及虛(曲)線分別為本實(shí)施方式及背景技術(shù)效果示意圖；圖3為本實(shí)施方式與背景技術(shù)(MAPC)分別經(jīng)二次迭代處理后對(duì)同頻干擾的抑制 效果對(duì)比示意圖；圖中實(shí)(曲)線及虛(曲)線分別為本實(shí)施方式及背景技術(shù)效果示意圖。
具體實(shí)施例方式系統(tǒng)中的雷達(dá)數(shù)目K為2部，發(fā)射信號(hào)sk(k= 1，2)采用線性調(diào)頻相位編碼，碼長(zhǎng) 為N = 30位、中頻& = 60MHz、信號(hào)帶寬B = 2MHz、子脈沖寬度τ。= 0. 2 μ s ；接收天線均 采用陣元數(shù)目L為11的均勻線陣、且雷達(dá)回波到達(dá)角(DOA) Q1* θ2已知，本實(shí)施方式Q1 和θ2分別為0°和10°，處理窗長(zhǎng)度M為100個(gè)距離單元，本實(shí)施方式將迭代次數(shù)ρ設(shè)為 2 ；根據(jù)上述參數(shù)，確定共享譜雷達(dá)各個(gè)接收天線陣元接收到的回波信號(hào)
1,2,…，L，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)脈沖壓縮后的目標(biāo)信號(hào)功率與干擾信
號(hào)功率之差的最大值為每個(gè)距離單元設(shè)置對(duì)應(yīng)的濾波器，并存儲(chǔ)待用；步驟1.回波信號(hào)的采樣系統(tǒng)內(nèi)兩雷達(dá)收到回波信號(hào)后，分別按奈奎斯特采樣定
理進(jìn)行采樣，其采樣矩陣為 其中p是迭代次數(shù)，L是接收天線的陣元數(shù)目；包括長(zhǎng)度為M的處理窗以及(P-I) (N-I)的窗前數(shù)據(jù)和ρ (N-I)的窗后數(shù)據(jù)；步驟2.信號(hào)分離對(duì)采樣所得回波信號(hào)通過下式進(jìn)行分離處理
(1)其中
是歸一化的波束形成器，k = 1，…，K，
是第k部雷達(dá)回波信號(hào)的空間控制矢量，θ k是第k部雷達(dá)回波信號(hào)的到達(dá)角，
是L個(gè)天線陣元在第m個(gè)抽樣時(shí)刻的采樣；步驟3.確定各雷 達(dá)回波信號(hào)的初始功率對(duì)分離所得信號(hào)通過
(2)確定初始距離像；而通過
(3)確定與各初始距離像對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)功率；
以上兩式中:
是第k部雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的N點(diǎn) 采樣向量
是長(zhǎng)度為N的波束形成后信號(hào)的連續(xù)采樣。步驟4.確定干擾信號(hào)功率利用已得的回波信號(hào)功率和發(fā)射信號(hào)功率，通過(4)、 (5)、(6)三式分別確定距離旁瓣功率、同頻干擾功率和噪聲功率，最后通過式(7)確定干擾 信號(hào)功率
(4)

(5)

(6)

(7)
其中
是第k個(gè)空間控制矢量弓第i個(gè)空間控制矢量的歸
是第i個(gè)發(fā)射波形η采樣平移，剩余的η個(gè)采樣補(bǔ)零，如
為噪聲功率，In 是 NXN 的單位矩陣；步驟5.確定迭代加權(quán)向量利用所得的回波信號(hào)功率和干擾信號(hào)功率通過下式 確定迭代權(quán)向量
(8)步驟6.確定各雷達(dá)回波信號(hào)功率利用所得迭代加權(quán)向量和分離后的回波信號(hào)， 通過式(9)進(jìn)行脈沖壓縮處理，以抑制同頻干擾，并確定迭代后的距離像，進(jìn)而根據(jù)式(10) 確定迭代后的回波信號(hào)功率
(9)
(10)步驟7.本實(shí)施方式再重復(fù)步驟4、5、6，進(jìn)行第二次迭代處理即達(dá)到對(duì)同頻干擾的 抑制要求。本實(shí)施方式經(jīng)一次迭代后，干擾峰值為-30dB，且輸出的SIR(信號(hào)功率與干擾功 率之比)為37dB ；而對(duì)應(yīng)的背景技術(shù)(MAPC)的干擾峰值為-18dB，輸出的SIR為27dB ； — 次迭代后，本實(shí)施方式輸出的SIR較背景技術(shù)(MAPC)改善了 IOdB ；附圖2即為分別經(jīng)一次 迭代處理后、本實(shí)施方式與背景技術(shù)對(duì)同頻干擾抑制的效果對(duì)比示意圖；經(jīng)兩次迭代以后，本實(shí)施方式的干擾峰值為_72dB，輸出的SIR為106dB ；背景技術(shù) (MAPC)的干擾峰值為-26dB左右，輸出的SIR為58dB ；本實(shí)施方式輸出的SIR較背景技術(shù) (MAPC)改善了 40dB以上；附圖3為分別經(jīng)二次迭代處理后、本實(shí)施方式與背景技術(shù)對(duì)同頻 干擾抑制的效果對(duì)比示意圖；以上可看出本實(shí)施方式經(jīng)一次迭代后對(duì)同頻干擾抑制的效果即與背景技術(shù)兩次 迭代的效果相當(dāng)；此外，經(jīng)運(yùn)行，若背景技術(shù)的抑制效果要達(dá)到本實(shí)施方式兩次迭代后的效 果，則需經(jīng)四次迭代處理才行。
權(quán)利要求
一種針對(duì)共享譜雷達(dá)同頻干擾的抑制方法，包括首先根據(jù)擬接收到的各回波信號(hào)中的目標(biāo)回波信號(hào)、距離旁瓣的回波信號(hào)、共享譜中其他雷達(dá)的回波信號(hào)及噪聲信號(hào)四部分的能量之和作為建模參數(shù)，以脈沖壓縮后的目標(biāo)信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差的最大值為基準(zhǔn)、為每個(gè)距離單元對(duì)應(yīng)設(shè)置一濾波器，并存儲(chǔ)待用；步驟1.回波信號(hào)的采樣對(duì)接收到的射頻信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，以對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行采樣處理；步驟2.信號(hào)分離將經(jīng)步驟1所得信號(hào)采用常規(guī)波束形成技術(shù)、對(duì)不同方向的回波信號(hào)進(jìn)行分離處理，以抑制部分干擾信號(hào)；步驟3.各雷達(dá)回波信號(hào)初始功率的確定將步驟2所得分離處理后的信號(hào)采用傳統(tǒng)方法經(jīng)濾波器對(duì)各距離單元的信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理、以確定各雷達(dá)的初始距離像，并根據(jù)初始距離像進(jìn)而確定各雷達(dá)回波信號(hào)的初始功率；步驟4.干擾信號(hào)功率的確定首先分別確定干擾信號(hào)中的距離旁瓣信號(hào)、同頻干擾信號(hào)和干擾信號(hào)的功率，然后對(duì)三者的功率進(jìn)行求和處理，以確定干擾信號(hào)功率；4.1.距離旁瓣功率的確定將已獲得到的當(dāng)前雷達(dá)的回波信號(hào)功率作為加權(quán)系數(shù)，對(duì)當(dāng)前雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的功率進(jìn)行加權(quán)處理，以確定距離旁瓣功率；4.2.同頻干擾功率的確定將所獲得的系統(tǒng)中其他雷達(dá)的回波信號(hào)功率作為加權(quán)系數(shù)，對(duì)其他雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)功率進(jìn)行加權(quán)處理，以確定同頻干擾功率；4.3.噪聲功率的確定根據(jù)環(huán)境狀況確定的輔助距離單元，對(duì)該距離單元的回波信號(hào)進(jìn)行平方差處理，并將其結(jié)果作為噪聲的功率；4.4.干擾信號(hào)功率的確定對(duì)所得距離旁瓣功率、同頻干擾功率和噪聲率功率進(jìn)行求和處理，以確定干擾信號(hào)功率；步驟5.迭代加權(quán)向量的確定通過所得回波信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差、確定目標(biāo)回波信號(hào)功率，并以目標(biāo)回波信號(hào)功率與干擾信號(hào)功率之差的最大值為基準(zhǔn)、確定迭代加權(quán)向量；步驟6.脈沖壓縮處理以抑制同頻干擾將步驟5所得迭代加權(quán)向量作為加權(quán)系數(shù)更新存儲(chǔ)待用的濾波器，對(duì)步驟2所得分離信號(hào)按不同距離單元、利用更新后的濾波器分別對(duì)不同距離單元的信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理，以進(jìn)一步抑制其同頻干擾；步驟7.根據(jù)步驟6脈沖壓縮處理后的信號(hào)確定各相應(yīng)雷達(dá)的距離像、進(jìn)而確定本次迭代后各雷達(dá)回波信號(hào)的功率后；重復(fù)步驟4、5、6，直至達(dá)到對(duì)同頻干擾的抑制要求止。
2.按權(quán)利要求1所述針對(duì)共享譜雷達(dá)同頻干擾的抑制方法，其特征在于所述波束形成 技術(shù)為采用自適應(yīng)或非自適應(yīng)波束形成器進(jìn)行波束形成處理。
3.按權(quán)利要求1所述針對(duì)共享譜雷達(dá)同頻干擾的抑制方法，其特征在于在步驟3中所 述濾波器為匹配濾波器。
全文摘要
該發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)中針對(duì)共享譜各雷達(dá)之間同頻干擾等的抑制方法。包括為每個(gè)距離單元對(duì)應(yīng)設(shè)置一濾波器，回波信號(hào)的采樣，采樣信號(hào)的分離，各雷達(dá)回波信號(hào)初始功率的確定，干擾信號(hào)的功率確定，迭代加權(quán)向量的確定，脈沖壓縮處理以抑制同頻干擾并經(jīng)迭代處理以達(dá)到對(duì)同頻干擾的抑制要求止。該發(fā)明與背景技術(shù)(MAPC)相比、經(jīng)一次迭代處理后、對(duì)同頻干擾的抑制效果即與背景技術(shù)經(jīng)兩次迭代處理的效果相當(dāng)；因而，具有對(duì)同頻干擾等的抑制能力強(qiáng)、收斂速度快，可有效提高單目標(biāo)及多目標(biāo)環(huán)境下雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍、以及對(duì)目標(biāo)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，且虛警率低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S7/36GK101881822SQ201010192508
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者孔令講, 楊建宇, 楊曉波, 羅美方 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)