專利名稱：基于零陷加寬的波束域自適應(yīng)干擾抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及陣列信號處理，特別是一種基于零陷加寬的波束域自適應(yīng)干擾抑制方法，用于在雷達(dá)平臺運(yùn)動、干擾時變的情況下對干擾進(jìn)行有效地抑制。
背景技術(shù)：
雷達(dá)在工作過程中，不可避免的受到各種外部干擾的影響。為了保證雷達(dá)系統(tǒng)正常工作，必須采取合適的方法抑制這些外部干擾?，F(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)多采用相控陣體制，具有較多的空域自由度，因而采取空域自適應(yīng)濾波的方法抑制來自特定方向的外部干擾是一種常用的技術(shù)手段。空域自適應(yīng)濾波，即自適應(yīng)波束形成的核心是在合成天線方向圖中對準(zhǔn)干擾的方向形成零陷以抑制干擾。而自適應(yīng)波束形成的一個重要步驟是訓(xùn)練樣本的選取，只有訓(xùn)練樣本中干擾的統(tǒng)計(jì)特性與待檢測單元中干擾的統(tǒng)計(jì)特性一致，才能獲得比較好的干擾對消效果。在雷達(dá)中，通常在“休止期”采集干擾的訓(xùn)練樣本，然后計(jì)算自適應(yīng)權(quán)值，受雷達(dá)工作方式及實(shí)時處理的限制，通常難以在每個脈沖重復(fù)周期都對權(quán)值進(jìn)行更新，只能采用若干脈沖重復(fù)周期使用相同的權(quán)值。然而，天線的轉(zhuǎn)動、干擾的運(yùn)動等因素會導(dǎo)致訓(xùn)練樣本和待檢測單元干擾統(tǒng)計(jì)特性不一致，此時干擾很可能不在自適應(yīng)波束形成所形成的零陷范圍以內(nèi)，導(dǎo)致干擾抑制性能下降，嚴(yán)重情況下可能完全失效。Mailloux和htman對上述問題進(jìn)行了研究，并分別獨(dú)立地提出了加寬零陷的方法來解決上述問題，這兩種方法本質(zhì)是一樣的，都是通過協(xié)方差矩陣錐削實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上，現(xiàn)代相控陣?yán)走_(dá)中，陣元數(shù)往往很多，為了降低運(yùn)算量與存貯量，通常采取部分自適應(yīng)陣列處理的方式。在部分自適應(yīng)陣列處理中應(yīng)用這種對干擾加噪聲協(xié)方差矩陣錐削的零陷加寬方法時，仍然需要先估計(jì)全陣的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，然后對估計(jì)得到的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣錐削，再通過降維變換得到部分自適應(yīng)處理所需的干擾加噪聲協(xié)方差矩陣。上述問題限制了該方法在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。使得傳統(tǒng)零陷加寬方法無法直接應(yīng)用于自適應(yīng)旁瓣相消系統(tǒng)等部分自適應(yīng)陣列處理結(jié)構(gòu)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種基于改進(jìn)的零陷加寬的波束域自適應(yīng)干擾抑制方法，以解決現(xiàn)有零陷加寬方法不能應(yīng)用于部分自適應(yīng)陣列處理結(jié)構(gòu)這一問題，并提高在雷達(dá)平臺運(yùn)動或者干擾運(yùn)動情況下的干擾抑制性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明基于接收陣列天線旁瓣的外部干擾表現(xiàn)出空變、時變的特點(diǎn)；雷達(dá)自適應(yīng)陣列處理方式一般采用批處理方式的特點(diǎn)；雷達(dá)接收到的外部干擾可以看做“點(diǎn)”干擾的特點(diǎn)；針對上述特點(diǎn)，對樣本單元數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，修正后的樣本單元數(shù)據(jù)相當(dāng)于把原來的單個“點(diǎn)”干擾變成了密集分布的“一簇”干擾，這樣，經(jīng)過自適應(yīng)處理后，在這“一簇”干擾處均形成了零陷，這樣就得到了一個具有較寬凹口的空域?yàn)V波器，保證干擾得到有效抑制。具體步驟包括如下
權(quán)利要求
1.一種基于零陷加寬的波束域自適應(yīng)干擾抑制方法，包括如下過程(A)在一個相干處理期的休止期處采集干擾的數(shù)據(jù)樣本，得到樣本單元接收數(shù)據(jù)，記為 x(k)，在休止期之外采集數(shù)據(jù)，得到待檢測單元接收數(shù)據(jù)，記為m(k)，其中x(k)和m(k)均為 NXl維矢量，k表示采樣時刻，k= 1,2,…，L，L表示樣本數(shù)，N為陣元數(shù)；(B)根據(jù)樣本單元接收數(shù)據(jù)x(k)估計(jì)干擾源數(shù)目β及干擾來波方向θ”θ2，…，θρ；(C)對樣本單元接收數(shù)據(jù)x(k)進(jìn)行修正處理；(Cl)計(jì)算零陷加寬參數(shù)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟E所述的對修正后的樣本單元數(shù)據(jù)進(jìn)行主波束合成，是將期望信號導(dǎo)向矢量a( θ 0)的共軛轉(zhuǎn)置與修正后樣本單元數(shù)據(jù)i(…相乘，得到主波束合成后的結(jié)果，記為dQ(k) :O) = a(0。)ffi(A;)，其中(.廣表示共軛轉(zhuǎn)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟E所述的對修正后的樣本單元數(shù)據(jù)進(jìn)行輔助波束合成，是將輔助波束矩陣T的共軛轉(zhuǎn)置與修正后樣本單元數(shù)據(jù)相乘，得到輔助波束合成后的結(jié)果，記為ζ (k) :z(k) = THi(k)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟E所述的對待檢測單元數(shù)據(jù)m(k)進(jìn)行主波束合成，是將期望信號導(dǎo)向矢量a( θ J的共軛轉(zhuǎn)置與待檢測單元數(shù)據(jù)m(k)相乘，得到主波束合成后的結(jié)果，記為P。(k) =P0(k) = a(60)Hm(k)o
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟E所述的對待檢測單元接收數(shù)據(jù)m(k)進(jìn)行輔助波束合成，是將輔助波束矩陣T的共軛轉(zhuǎn)置與待檢測單元接收數(shù)據(jù)m(k)相乘，得到輔助波束合成后的結(jié)果，記為u(k) :u(k) =THm(k)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟F所述的估計(jì)自相關(guān)矩陣民，是根據(jù)修正后樣本單元的輔助波束合成數(shù)據(jù)ζ (k)，按下式估計(jì)自相關(guān)矩陣Rz =Σζ(^)ζ(ΛΓ/Ζ(24)k=l其中L表示樣本數(shù)，(· )H表示共軛轉(zhuǎn)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟F所述的估計(jì)估計(jì)互相關(guān)矩陣。。，是根據(jù)修正后樣本單元的主波束合成數(shù)據(jù)CitlGO以及修正后樣本單元輔助波束合成數(shù)據(jù)ζ (k)， 通過下式估計(jì)互相關(guān)矩陣。。:rzdo=t<kH(k)H/L。(25)k=\
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于步驟G所述的使用用自適應(yīng)權(quán)值Wz對待檢測單元主波束合成數(shù)據(jù)PclGO進(jìn)行干擾抑制，是將自適應(yīng)權(quán)值Wz的共軛轉(zhuǎn)置與待檢測單元輔助波束合成數(shù)據(jù)U (k)相乘，通過自適應(yīng)權(quán)值Wz的自適應(yīng)調(diào)整作用，使Wz的共軛轉(zhuǎn)置與U (k) 相乘后的結(jié)果中的干擾與待檢測單元主波束合成數(shù)據(jù)PclOO中的干擾相等，最后從待檢測單元主波束合成數(shù)據(jù)PtlGO中減去相乘后的結(jié)果，即可達(dá)到抑制干擾的目的，干擾抑制后的輸出數(shù)據(jù)，記為StlGO :e0(k) = P0 (k)-Wz11U (k) O(26)
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于零陷加寬的波束域自適應(yīng)干擾抑制方法，主要解決常規(guī)自適應(yīng)干擾抑制方法無法對消運(yùn)動及時變干擾的問題。其實(shí)現(xiàn)過程為(1)采集樣本單元和待檢測單元的數(shù)據(jù)；(2)估計(jì)干擾源個數(shù)及來波方向；(3)根據(jù)干擾以及雷達(dá)平臺的運(yùn)動范圍確定零陷加寬參數(shù)，產(chǎn)生修正數(shù)據(jù)，并對樣本單元數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；(4)估計(jì)所需輔助波束個數(shù)，構(gòu)造輔助波束矩陣；(5)對樣本單元數(shù)據(jù)和待檢測單元數(shù)據(jù)分別進(jìn)行波束合成；(6)計(jì)算自適應(yīng)權(quán)值；(7)利用自適應(yīng)權(quán)值對待檢測單元主波束合成數(shù)據(jù)進(jìn)行自適應(yīng)干擾抑制。本發(fā)明具有能夠抑制運(yùn)動及時變干擾和干擾抑制性能穩(wěn)健的優(yōu)點(diǎn)，可用于雷達(dá)信號探測中。
文檔編號G01S7/36GK102508213SQ20111034631
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者劉宏偉, 蘇洪濤, 高超 申請人:西安電子科技大學(xué)