本發(fā)明主要涉及到雷達(dá)抗有源干擾，尤其是一種基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、頻譜彌散干擾（smeared?spectrum,?smsp）是一種脈內(nèi)有源相參式干擾。在實(shí)際工作過程中，smsp干擾機(jī)首先截獲敵方雷達(dá)系統(tǒng)的雷達(dá)發(fā)射波形，經(jīng)過對(duì)所截獲的信號(hào)進(jìn)行降采樣及復(fù)制延遲處理后生成干擾分量，再將所生成的干擾分量向外轉(zhuǎn)發(fā)出去。由于smsp分量與雷達(dá)發(fā)射波形具有強(qiáng)相關(guān)性，干擾分量在接收端進(jìn)行匹配濾波處理之后，會(huì)產(chǎn)生大量的虛假目標(biāo)，進(jìn)而影響對(duì)真實(shí)目標(biāo)的檢測(cè)。

2、針對(duì)smsp抑制問題，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究并取得了一定成果。從處理機(jī)制劃分，這些方法主要可以分為兩種：一是被動(dòng)式干擾抑制方法，二是主動(dòng)式干擾抑制方法。被動(dòng)式干擾抑制方法主要是通過在干擾參數(shù)估計(jì)的前提下重構(gòu)干擾信號(hào)，然后使用對(duì)消策略消除假目標(biāo)對(duì)真實(shí)目標(biāo)的影響。主動(dòng)式干擾抑制方法是指在干擾信號(hào)進(jìn)入到接收機(jī)之前，雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整自身發(fā)射與接收參數(shù)，主動(dòng)降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的響應(yīng)，盡量避免干擾能量進(jìn)入雷達(dá)接收機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)抗smsp背景下的雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的聯(lián)合設(shè)計(jì)問題，針對(duì)接收端自適應(yīng)信號(hào)處理與發(fā)射端波形優(yōu)化方法抗smsp性能受限，以及經(jīng)典迭代算法運(yùn)行效率不高的問題，本發(fā)明提出一種基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法及裝置，具體是一種基于黎曼元優(yōu)化的雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器求解方法，通過元學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)了更優(yōu)的波形收斂性能與干擾抑制性能。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一方面，本發(fā)明提供基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，包括：

4、以最小化頻譜彌散干擾分量的積分水平與目標(biāo)分量的積分旁瓣水平為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)考慮波形恒模約束、接收濾波器能量約束以及非匹配濾波峰值損耗約束，建立抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型；

5、建立用于雷達(dá)發(fā)射波形優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型以及用于接收濾波器優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同步更新；

6、初始化雷達(dá)發(fā)射波形，初始化接收濾波器，基于前向傳遞算法利用元優(yōu)化器更新雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器，基于后向傳遞算法更新元優(yōu)化器模型參數(shù)，直至收斂，輸出當(dāng)前的雷達(dá)發(fā)射波形及接收濾波器。

7、另一方面，本發(fā)明提供一種基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾裝置，包括：

8、第一模塊，用于以最小化頻譜彌散干擾分量的積分水平與目標(biāo)分量的積分旁瓣水平為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)考慮波形恒模約束、接收濾波器能量約束以及非匹配濾波峰值損耗約束，建立抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型；

9、第二模塊，用于建立用于雷達(dá)發(fā)射波形優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型以及用于接收濾波器優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同步更新；

10、第三模塊，用于初始化雷達(dá)發(fā)射波形，初始化接收濾波器，基于前向傳遞算法利用元優(yōu)化器更新雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器，基于后向傳遞算法更新元優(yōu)化器模型參數(shù)，直至收斂，輸出當(dāng)前的雷達(dá)發(fā)射波形及接收濾波器。

11、另一方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)以下步驟：

12、以最小化頻譜彌散干擾分量的積分水平與目標(biāo)分量的積分旁瓣水平為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)考慮波形恒模約束、接收濾波器能量約束以及非匹配濾波峰值損耗約束，建立抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型；

13、建立用于雷達(dá)發(fā)射波形優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型以及用于接收濾波器優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同步更新；

14、初始化雷達(dá)發(fā)射波形，初始化接收濾波器，基于前向傳遞算法利用元優(yōu)化器更新雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器，基于后向傳遞算法更新元優(yōu)化器模型參數(shù)，直至收斂，輸出當(dāng)前的雷達(dá)發(fā)射波形及接收濾波器。

15、另一方面，本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)以下步驟：

16、以最小化頻譜彌散干擾分量的積分水平與目標(biāo)分量的積分旁瓣水平為優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)考慮波形恒模約束、接收濾波器能量約束以及非匹配濾波峰值損耗約束，建立抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型；

17、建立用于雷達(dá)發(fā)射波形優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型以及用于接收濾波器優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同步更新；

18、初始化雷達(dá)發(fā)射波形，初始化接收濾波器，基于前向傳遞算法利用元優(yōu)化器更新雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器，基于后向傳遞算法更新元優(yōu)化器模型參數(shù)，直至收斂，輸出當(dāng)前的雷達(dá)發(fā)射波形及接收濾波器。

19、為了進(jìn)一步提升主動(dòng)式抗干擾的自由度，提升干擾抑制性能，本發(fā)明提出一種基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法及裝置。

20、本發(fā)明在smsp的抑制背景下，以最小化干擾分量的積分水平與目標(biāo)分量的積分旁瓣水平為目標(biāo)，同時(shí)考慮最小化非匹配濾波峰值損耗以及波形恒模約束、接收濾波器能量約束，建立抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型；提出一種基于黎曼元優(yōu)化的聯(lián)合優(yōu)化模型求解方法，用于實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同步更新，直至收斂，輸出當(dāng)前的雷達(dá)發(fā)射波形及雷達(dá)接收端使用的非匹配濾波器。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

22、第一，優(yōu)化自由度高。傳統(tǒng)抗smsp方法僅利用了發(fā)射端或接收端的一個(gè)自由度，而本發(fā)明采用雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器聯(lián)合優(yōu)化的方法，提高波形抗干擾性能與算法運(yùn)行效率。

23、第二，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同時(shí)迭代。對(duì)于聯(lián)合優(yōu)化問題，經(jīng)典的求解方法是采用交替優(yōu)化的策略，即固定其中一個(gè)變量?jī)?yōu)化另一個(gè)變量，交替優(yōu)化直至收斂。針對(duì)這一問題，本發(fā)明引入元學(xué)習(xí)策略，同時(shí)利用恒模約束與能量約束的幾何特性，建立一種黎曼元優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同時(shí)迭代以及優(yōu)化器的自適應(yīng)更新。

24、第三，抗smsp性能好。本發(fā)明提出一種黎曼元優(yōu)化方法用于雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的聯(lián)合優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)smsp的有效抑制。與經(jīng)典方法相比，本發(fā)明所提方法具有更快的收斂速率，且具有更優(yōu)的抗smsp性能。

技術(shù)特征：

1.基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，建立的抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型，如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，建立用于雷達(dá)發(fā)射波形優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，由于波形恒模約束使得雷達(dá)發(fā)射波形變量始終處于黎曼復(fù)圓流形，相對(duì)于的黎曼梯度為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，建立用于接收濾波器優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，由于恒定能量約束使得接收濾波器變量始終處于黎曼復(fù)斜流形，黎曼梯度為：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，基于前向傳遞算法利用元優(yōu)化器更新雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法，其特征在于，基于后向傳遞算法更新元優(yōu)化器模型參數(shù)，包括：

9.基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾裝置，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾裝置，其特征在于，第一模塊中，建立的抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型，如下：

技術(shù)總結(jié)
一種基于黎曼元優(yōu)化的收發(fā)聯(lián)合抗頻譜彌散干擾方法及裝置，包括以最小化頻譜彌散干擾分量的積分水平與目標(biāo)分量的積分旁瓣水平為優(yōu)化目標(biāo)，考慮波形恒模約束、接收濾波器能量約束以及非匹配濾波峰值損耗約束，建立抗頻譜彌散干擾的聯(lián)合約束優(yōu)化模型；建立用于雷達(dá)發(fā)射波形優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型以及用于接收濾波器優(yōu)化的黎曼元優(yōu)化模型，以實(shí)現(xiàn)雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器的同步更新；初始化雷達(dá)發(fā)射波形，初始化接收濾波器，基于前向傳遞算法利用元優(yōu)化器更新雷達(dá)發(fā)射波形與接收濾波器，基于后向傳遞算法更新元優(yōu)化器模型參數(shù)，直至收斂，輸出當(dāng)前的雷達(dá)發(fā)射波形及接收濾波器。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)SMSP的有效抑制，且具有更快的收斂速率。

技術(shù)研發(fā)人員：姜衛(wèi)東,邱祥風(fēng),楊晨,張新禹,楊威,張雙輝,劉振,劉永祥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國人民解放軍國防科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23