一種消除雷達(dá)多徑干擾的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)抗干擾領(lǐng)域，具體的說是一種消除雷達(dá)多徑干擾的方法。本發(fā)明 用于消除天波超視距雷達(dá)中的多徑干擾。
【背景技術(shù)】
[0002] 自適應(yīng)旁瓣相消作為自適應(yīng)陣列信號(hào)處理理論在雷達(dá)抗干擾領(lǐng)域中的一種具體 應(yīng)用，從上世紀(jì)60年代以來，它受到各國越來越多工程技術(shù)人員的重視。
[0003] 自適應(yīng)旁瓣相消技術(shù)作為雷達(dá)信號(hào)處理中一個(gè)重要的組成部分，是對(duì)消從天線旁 瓣進(jìn)入的有源干擾信號(hào)的有效方法，其實(shí)現(xiàn)是利用若干個(gè)輔助天線，與主天線同時(shí)接收干 擾信號(hào)，對(duì)輔助天線作適當(dāng)加權(quán)求和處理，得到與主天線接收到的干擾信號(hào)特性相一致的 干擾信號(hào)樣本，將其與主天線干擾信號(hào)對(duì)消，從而抑制從旁瓣進(jìn)入雷達(dá)的干擾信號(hào)。通常N 個(gè)輔助天線最多可以對(duì)消N個(gè)從空間不同方向入射的干擾。
[0004] 這里我們定義，從干擾源發(fā)出的干擾信號(hào)直接被雷達(dá)天線所接收的為直達(dá)干擾， 而經(jīng)過建筑物等反射再被雷達(dá)接收的為多徑干擾，圖2為其示意圖。需要說明的是，直達(dá)干 擾和多徑干擾在脈沖距離單元位置以及強(qiáng)度上有所不同，即多徑干擾相對(duì)直達(dá)干擾有一個(gè) 時(shí)延。
[0005] 輔助天線通常為低增益的全向天線，多徑干擾本身又比直達(dá)干擾弱的多，所以輔 助天線接收到的大部分為直達(dá)干擾。但是，雷達(dá)主天線主瓣增益很大，當(dāng)很弱的多徑干擾從 主天線主瓣方向進(jìn)入也會(huì)變得很大，與直達(dá)干擾相比不容忽視。另外，在雷達(dá)掃描過程中， 多徑干擾并不是一直存在，只存在于某些特定方向上，且由于主天線主瓣的方向選擇特性， 即其波束寬度很窄，接收到的多徑干擾條數(shù)多為一條或兩條。
[0006] 在一定性能準(zhǔn)則下，即自適應(yīng)代價(jià)函數(shù)，通過對(duì)輔助天線輸出進(jìn)行加權(quán)，然后和主 天線輸出進(jìn)行相減可以達(dá)到抑制旁瓣干擾的目的。
[0007] 對(duì)于自適應(yīng)旁瓣相消技術(shù)，人們也有很多討論，常規(guī)方法消除多徑干擾是通過在 輔助通道中增加延遲節(jié)，增大自適應(yīng)處理的自由度，從而提高對(duì)多徑干擾的抑制能力。由于 前提我們并不知道多徑干擾相對(duì)直達(dá)干擾的延遲有多大，所以實(shí)際系統(tǒng)中我們要加很多個(gè) 延遲節(jié)，在只有一條多徑干擾的條件下，計(jì)算的復(fù)雜度明顯增加，這是常規(guī)方法的一個(gè)顯著 缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提出一種消除雷達(dá)多徑干擾的方法，能夠有效 消除天波超視距雷達(dá)的多徑干擾。
[0009] 本發(fā)明在現(xiàn)有自適應(yīng)旁瓣相消技術(shù)基礎(chǔ)上，通過對(duì)主輔天線中的干擾信號(hào)求相關(guān) 函數(shù)的方法得到多徑干擾相對(duì)直達(dá)干擾的延遲，然后利用延遲節(jié)對(duì)輔助天線直達(dá)干擾信號(hào) 進(jìn)行延遲，就得到另一個(gè)虛擬的輔助天線干擾輸入。最后根據(jù)均方誤差最小準(zhǔn)則（MMSE)，得 到輔助天線的權(quán)值，使加權(quán)處理后的主輔通道對(duì)消輸出功率最小。
[0010] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0011] -種消除雷達(dá)多徑干擾的方法，所述雷達(dá)具有輔助天線和主天線，包括以下步 驟：
[0012] 步驟1，對(duì)輔助天線接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行混頻和等間隔采樣，得到第一信號(hào) 向量ZpZf[ZpZ；^，…，zM]T;其中，Zi，z2，…，zM為等間隔采樣的采樣值，M為等間隔采 樣后的數(shù)據(jù)長度；
[0013] 步驟2,從所述Zl，z2，…，z M中選取N個(gè)采樣值，得到第一采樣信號(hào)向量Xp X1 = [叉1，&，...，％]1;其中父1為狀1的矩陣，叉 1，&，...，％^^個(gè)采樣值，^^1;
[0014] 步驟3,對(duì)主天線接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行混頻和等間隔采樣，得到第二信號(hào)向 量Y，Y=[yi，y2，…，yM]T;其中，yi，y2，…，yM為等間隔采樣的采樣值，M為等間隔采樣后 的數(shù)據(jù)長度；
[0015] 步驟4,從所述yp y2，…，yM中選取N個(gè)采樣值，得到第二采樣信號(hào)向量D，D = [(11，(12，...，(1」1;其中0為狀1的矩陣，(1 1，(12，...，(11^^個(gè)采樣值，^^1;
[0016]步驟5,確定距離單元的延遲個(gè)數(shù)t，對(duì)所述第一信號(hào)向量Zi延遲t個(gè)距離單元 得到第三信號(hào)向量Z2，Z2= [z1+t，z2+t，…，zm+t]t;
[0017] 步驟6,令聯(lián)合矩陣Z= %Z2]T，并確定所述聯(lián)合矩陣Z的最優(yōu)權(quán)矢量Wopt;
[0018] 步驟7,將所述主天線接收到的目標(biāo)回波信號(hào)與所述輔助天線接收到的目標(biāo)回波 信號(hào)進(jìn)行對(duì)消，得到輸出信號(hào)S，S=YT-WoptHZ。
[0019] 本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)一步的改進(jìn)為：
[0020] (1)步驟2具體為：
[0021] 從所述Zl，z2，…，zM中選取幅值較大的前N個(gè)采樣值，得到第一采樣信號(hào)向量Xp
[0022] (2)步驟4具體為：
[0023] 從所述yi，y2，…，y M中選取幅值較大的前N個(gè)采樣值，得到第二采樣信號(hào)向量D。
[0024] (3)從所述Zl，z2，…，z M中選取N個(gè)采樣值所處的N個(gè)距離單元與從所述yi， y2，…，y M中選取N個(gè)采樣值所處的N個(gè)距離單元相同。
[0025] (4)步驟5具體包括如下子步驟：
[0026](5a)對(duì)所述第二采樣信號(hào)向量D延遲m個(gè)距離單元得到延遲后的第三采樣信號(hào)向 量Dm，
[0027] Dm= [d1+m,d2+m, ???, dN+m]T, m = 1,2, ???；
[0028] 其中，m為雷達(dá)主天線采樣點(diǎn)的延遲距離單元個(gè)數(shù)；
[0029] (5b)對(duì)所述第三采樣信號(hào)向量Dm和所述第一采樣信號(hào)向量Xi求互相關(guān)函數(shù) 傘（m)，
[0031] 其中，[]H表示矩陣或向量的共軛轉(zhuǎn)置；
[0032] (5c)對(duì)所述互相關(guān)函數(shù)巾（m)求模值，確定互相關(guān)函數(shù)巾（m)的模值最大點(diǎn)對(duì)應(yīng) 的m值作為距離單元的延遲個(gè)數(shù)t;
[0033] (5d)對(duì)所述第一信號(hào)向量Zi延遲t個(gè)距離單元得到第三信號(hào)向量22以2= [z1+T， Z2+ T , ，ZM+ I ] °
[0034] (5)步驟6具體包括如下子步驟：
[0035] (6a)令聯(lián)合矩陣 Z = % Z2]t;
[0036] (6b)將從所述第一信號(hào)向量2:中選取的N個(gè)采樣值組成的第一采樣信號(hào)向量X : 延遲T個(gè)距離單元，作為延遲后的第四采樣信號(hào)向量x2，x2= [x1+t，x2+t，…，Xn+t]T;
[0037] (6c)令矩陣X= % X2]T，求解矩陣X的自相關(guān)矩陣R和互相關(guān)矩陣P;
[0038] (6d)根據(jù)最小均方誤差準(zhǔn)則，求取聯(lián)合矩陣Z的最優(yōu)權(quán)矢量Wopt，Wopt = tP。
[0039] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明考慮了多徑干擾對(duì)干擾對(duì)消性 能的影響；（2)本發(fā)明在求權(quán)矢量的同時(shí)考慮了直達(dá)干擾和多徑干擾，干擾對(duì)消性能更好； (3)本發(fā)明利用相關(guān)函數(shù)求延遲值的方法是自適應(yīng)的。
【附圖說明】
[0040] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0041] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的流程不意圖；
[0042] 圖2是直達(dá)干擾和多徑干擾的模型示意圖；
[0043] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的幾何|旲型不意圖；
[0044] 圖4是根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)選取部分距離單元，主天線接收到的直達(dá)干擾與多徑干擾和 輔助天線接收到的多徑干擾示意圖（幅度已除以5,方便對(duì)比）；
[0045] 圖5是使用本發(fā)明方法與現(xiàn)有常規(guī)方法根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得到干擾對(duì)消結(jié)果示意圖 (一個(gè)脈沖的部分距離單元）；
[0046] 圖6是使用本發(fā)明方法與常規(guī)方法多個(gè)方位干擾平均功率輸出結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0048] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下：
[0049] 步驟1，對(duì)輔助天線接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行混頻和等間隔采樣，得到第一信號(hào) 向里 ZjjZj - [z i，z2，...，zM]〇
[0050] 此處，假設(shè)輔助天線的個(gè)數(shù)為一個(gè)。一般的，輔助天線接收到的目標(biāo)回波信號(hào)為干 擾信號(hào)。
[0051] 其中，Zl，z2，…，zM為等間隔采樣的采樣值，M為等間隔采樣后的數(shù)據(jù)長度，即一 個(gè)脈沖的M個(gè)距離單元。
[0052] 步驟2,從所述Zl，z2，…，z M中選取N個(gè)采樣值，得到第一采樣信號(hào)向量Xp X1 =
[Xj，x2，...，xN] 〇
[0053] 其中XiSNXl的矩陣，Xl，x2，…， Xl^jN個(gè)采樣值，N彡M。需要補(bǔ)充的是從向 量2:中選取的N個(gè)采樣值為強(qiáng)干擾點(diǎn)的采樣值，即將向量2:中的各個(gè)元素按照大小進(jìn)行排 序，獲取前N個(gè)采樣值作為強(qiáng)干擾點(diǎn)的采樣值。
[0054] 步驟3,對(duì)主天線接收到的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行混頻和等間隔采樣，得到第二信號(hào)向 量 Y，Y = [y" y2，…，yM]T。
[0055] 其中，yi，y2，…，y M為等間隔采樣的采樣值，M為等間隔采樣后的數(shù)據(jù)長度。
[0056] 步驟4,從所述yp y2，…，選取N個(gè)采樣值，得到第二采樣信號(hào)向量D，D = [di，d2，...，dN] 〇
[0057] 其中D為NX1的矩陣，(^，七，…，d^N個(gè)采樣值，NSM。
[0058