基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于空間譜估計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法。本發(fā)明包括：得到窄主瓣的雷達(dá)方向圖以及寬主瓣的誘餌方向圖；在方位角范圍內(nèi)，使雷達(dá)方向圖取副瓣部分，誘餌方向圖取主瓣部分；估計(jì)出信號(hào)的波達(dá)方向并得到譜峰值；提取每次MUSIC算法得到的信號(hào)的譜峰值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)譜峰值的波動(dòng)程度對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)雷達(dá)的主副瓣特性，利用方向圖主副瓣對(duì)信號(hào)的影響以及信號(hào)在空間譜估計(jì)中的譜峰變化，能夠在多個(gè)同時(shí)到達(dá)信號(hào)中識(shí)別出雷達(dá)信號(hào)，不僅得到了各個(gè)信號(hào)的波達(dá)方向，而且起到了信號(hào)識(shí)別的作用。
【專利說(shuō)明】基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于空間譜估計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，空間譜估計(jì)得到了快速的發(fā)展，已成為陣列信號(hào)處理學(xué)科發(fā)展的主要方面。空間譜估計(jì)的主要目的是估計(jì)信號(hào)的空域參數(shù)或信源位置，這也是雷達(dá)、通信、聲吶等許多領(lǐng)域的重要任務(wù)之一。理論上，該技術(shù)可以大大改善在系統(tǒng)處理帶寬內(nèi)的空間信號(hào)的角度估計(jì)精度、角度分辨力及其他相關(guān)參數(shù)精度，因而在雷達(dá)、通信、聲吶等眾多領(lǐng)域有極為廣闊的應(yīng)用前景。
[0003]本發(fā)明主要為基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法。誘餌是模仿雷達(dá)副瓣特性保護(hù)雷達(dá)的，可以利用雷達(dá)的主副瓣特性識(shí)別出雷達(dá)與誘餌。誘餌的輻射信號(hào)與雷達(dá)所輻射的信號(hào)一致，但功率要低得多，且雷達(dá)的主瓣相對(duì)較窄?；谶@樣的電磁環(huán)境，本發(fā)明提出了基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法，即作主瓣較窄的方向圖表示雷達(dá)的主副瓣特性，取其副瓣部分作為雷達(dá)信號(hào)的增益，作誘餌信號(hào)的方向圖作為誘餌信號(hào)的增益，然后利用多次空間譜估計(jì)算法提取譜峰值，不僅能估計(jì)出雷達(dá)與誘餌信號(hào)的波達(dá)方向，同時(shí)能從多個(gè)同時(shí)到達(dá)信號(hào)中識(shí)別出雷達(dá)信號(hào)。
[0004]本發(fā)明應(yīng)用于雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別，可以從多個(gè)同時(shí)到達(dá)信號(hào)中準(zhǔn)確識(shí)別出雷達(dá)信號(hào)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)時(shí)性更強(qiáng)、精度更高的的基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007](I)采用均勻線陣，根據(jù)接收信號(hào)的指向?qū)Ψ较驁D進(jìn)行加權(quán)，得到窄主瓣的雷達(dá)方向圖以及寬主瓣的誘餌方向圖，陣列的方向圖為F(0) =ffHa(9)；
[0008](2)在方位角范圍內(nèi)，使雷達(dá)方向圖取副瓣部分，誘餌方向圖取主瓣部分，采樣100次，并將每個(gè)方向圖的值作為信號(hào)的乘性增益作用在信號(hào)上；
[0009](3)將處理后的信號(hào)利用MUSIC算法進(jìn)行100次譜估計(jì)，估計(jì)出信號(hào)的波達(dá)方向并得到譜峰值；
[0010](4)提取每次MUSIC算法得到的信號(hào)的譜峰值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)譜峰值的波動(dòng)程度對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:根據(jù)雷達(dá)的主副瓣特性，利用方向圖主副瓣對(duì)信號(hào)的影響以及信號(hào)在空間譜估計(jì)中的譜峰變化，能夠在多個(gè)同時(shí)到達(dá)信號(hào)中識(shí)別出雷達(dá)信號(hào)，不僅得到了各個(gè)信號(hào)的波達(dá)方向，而且起到了信號(hào)識(shí)別的作用。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
[0013]圖2是信號(hào)I的方向圖；
[0014]圖3是信號(hào)2的方向圖；
[0015]圖4是信號(hào)3的方向圖；
[0016]圖5是MUSIC估計(jì)圖；
[0017]圖6是各信號(hào)的譜峰對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0019]本發(fā)明的目的在于基于空間譜估計(jì)算法實(shí)現(xiàn)雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別，不僅能估計(jì)出雷達(dá)與誘餌信號(hào)的波達(dá)方向，同時(shí)能從多個(gè)同時(shí)到達(dá)信號(hào)中識(shí)別出雷達(dá)信號(hào)。即根據(jù)方向圖主副瓣對(duì)信號(hào)的影響，利用信號(hào)的來(lái)波方向分別對(duì)方向圖進(jìn)行加權(quán)并將方向圖作為各信號(hào)的乘性增益，然后用MUSIC算法進(jìn)行譜峰搜索并估計(jì)信號(hào)的波達(dá)方向。根據(jù)雷達(dá)的主副瓣特性，其主瓣相對(duì)較窄，所以它的譜峰值和它的信號(hào)增益一樣變化劇烈。反之，誘餌信號(hào)的主瓣相對(duì)較寬，功率要低得多，其譜峰值則變化相對(duì)緩慢。由此根據(jù)各個(gè)信號(hào)的譜峰值的變化情況不同，從而達(dá)到了識(shí)別信號(hào)的目的。本發(fā)明具有估計(jì)信號(hào)波達(dá)方向和信號(hào)識(shí)別的能力。它是這樣實(shí)現(xiàn)的:利用信號(hào)指向加權(quán)分別形成主瓣較窄的雷達(dá)方向圖和主瓣較寬的誘餌方向圖。在同一方位角范圍內(nèi)，使雷達(dá)方向圖取副瓣部分，誘餌方向圖取主瓣部分，采樣100次，將每個(gè)方向函數(shù)的值作為信號(hào)的乘性增益作用在信號(hào)上，做100次MUSIC算法進(jìn)行譜峰搜索并估計(jì)信號(hào)的波達(dá)方向，提取每次MUSIC算法得到的各信號(hào)的譜峰值進(jìn)行對(duì)t匕，根據(jù)各信號(hào)的譜峰變化程度不同達(dá)到信號(hào)識(shí)別的目的。
[0020]首先利用信號(hào)的來(lái)波方向分別對(duì)方向圖進(jìn)行加權(quán)并將方向圖作為各信號(hào)的乘性增益，然后利用空間譜估計(jì)算法進(jìn)行譜峰搜索，并通過(guò)多次采樣的譜峰對(duì)比進(jìn)行信號(hào)識(shí)別。根據(jù)雷達(dá)的主副瓣特性，其主瓣相對(duì)較窄，即利用雷達(dá)信號(hào)指向作主瓣較窄的雷達(dá)方向圖。誘餌信號(hào)模仿雷達(dá)的副瓣，其主瓣相對(duì)較寬，即利用誘餌信號(hào)指向作主瓣較寬的誘餌方向圖。在同一方位角范圍內(nèi)，使雷達(dá)方向圖取副瓣部分，誘餌方向圖取主瓣部分，采樣100次，將每個(gè)方向圖的值作為信號(hào)的乘性增益作用在信號(hào)上，做100次MUSIC算法進(jìn)行譜峰搜索并估計(jì)信號(hào)的波達(dá)方向，提取每次MUSIC算法得到的各信號(hào)的譜峰值進(jìn)行對(duì)比。由于各個(gè)信號(hào)的增益不同，其中雷達(dá)的主瓣相對(duì)較窄，故雷達(dá)信號(hào)的譜峰值和它的信號(hào)增益一樣波動(dòng)很大。反之，誘餌信號(hào)的譜峰值則波動(dòng)相對(duì)較小。由此根據(jù)各個(gè)信號(hào)的譜峰值的波動(dòng)情況不同，從而達(dá)到了識(shí)別信號(hào)的目的。
[0021]本發(fā)明是利用方向圖主副瓣對(duì)信號(hào)的影響，將方向圖的值作為信號(hào)的乘性增益，通過(guò)空間譜估計(jì)，進(jìn)而對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。
[0022]基于本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方法為:根據(jù)主副瓣對(duì)信號(hào)的影響，用各信號(hào)的方向圖作為信號(hào)的乘性增益，采用均勻線陣對(duì)信號(hào)進(jìn)行100次DOA估計(jì)，提取每次估計(jì)得到的各信號(hào)的譜峰值進(jìn)行對(duì)比。由于各信號(hào)增益不同，對(duì)譜峰產(chǎn)生了影響，由此通過(guò)譜峰值的波動(dòng)情況可識(shí)別出信號(hào)。
[0023]本發(fā)明的特點(diǎn)主要為:[0024]1、本發(fā)明利用了方向圖主副瓣對(duì)信號(hào)的影響。
[0025]方向圖表征了波束形成后，天線對(duì)各個(gè)方向來(lái)的信號(hào)的增益。本發(fā)明根據(jù)各信號(hào)的來(lái)波方向分別對(duì)方向圖進(jìn)行加權(quán)，并根據(jù)雷達(dá)和誘餌的主副瓣特性，形成主瓣較窄的雷達(dá)方向圖以及主瓣較寬的誘餌方向圖，則陣列的方向圖可以表示為
[0026]F ( Θ ) = ffHa ( Θ )
[0027]式中，a(0)為Θ方向的導(dǎo)向矢量，W= [WpW2,-,WJt為權(quán)矢量，(^表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，(.)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置。
[0028]然后將方向圖作為相對(duì)應(yīng)信號(hào)的乘性增益作用在各個(gè)信號(hào)上。
[0029]2、本發(fā)明整體主要采用MUSIC算法，對(duì)信號(hào)進(jìn)行DOA估計(jì)。
[0030]有N個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶信號(hào)入射到M元陣列上，則陣列輸出的信號(hào)矢量形式為
[0031]X(t) = AS(t)+N(t)
[0032]式中，X(t)為MX I維快拍數(shù)據(jù)矢量，A為MXN維流型矩陣，S (t)為NX I維的入射信號(hào)矢量，N(t)為MX I維的噪聲矢量。
[0033]陣列接收數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣為
[0034]R = E [XXs]
[0035]= AE [SSH] Ah+σ 2I
[0036]=ARsAh+σ 2I
[0037]其中Rs是信號(hào)的協(xié)方差矩陣，ARsAh是信號(hào)部分。
[0038]對(duì)R進(jìn)行特征分解有
[0039]R = UsSsUg + UnSnUHN
[0040]式中，Us是由大特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量張成的子空間也即信號(hào)子空間，而Un是由小特征值對(duì)應(yīng)的特征矢量張成的子空間也即噪聲子空間。
[0041]理想條件下信號(hào)子空間與噪聲子空間相互正交，即信號(hào)子空間中的導(dǎo)向矢量也與噪聲子空間正交
[0042]aH ( Θ ) Un = O
[0043]所以，MUSIC算法的空間譜函數(shù)可以構(gòu)造為
[0044]
【權(quán)利要求】
1.基于空間譜估計(jì)算法的雷達(dá)與誘餌信號(hào)識(shí)別方法，其特征在于: (1)采用均勻線陣，根據(jù)接收信號(hào)的指向?qū)Ψ较驁D進(jìn)行加權(quán)，得到窄主瓣的雷達(dá)方向圖以及寬主瓣的誘餌方向圖，陣列的方向圖為F ( Θ ) = wHa ( Θ )， a(9)為Θ方向的導(dǎo)向矢量，W= [W1, W2，…，wM]τ為權(quán)矢量，(.)Η表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，(.)τ表示矩陣的轉(zhuǎn)置； (2)在方位角范圍內(nèi)，使雷達(dá)方向圖取副瓣部分，誘餌方向圖取主瓣部分，采樣100次，并將每個(gè)方向圖的值作為信號(hào)的乘性增益作用在信號(hào)上； (3)將處理后的信號(hào)利用MUSIC算法進(jìn)行100次譜估計(jì)，估計(jì)出信號(hào)的波達(dá)方向并得到譜峰值； (4)提取每次MUSIC算法得到的信號(hào)的譜峰值進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)譜峰值的波動(dòng)程度對(duì)信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。
【文檔編號(hào)】G01S7/02GK104035074SQ201410239336
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】陳濤, 郭立民, 蔣伊琳, 吳煥欣, 邵琦, 郭沐然 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)