基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法
2023-12-09 14:06:36 2
基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法
【專利摘要】本發明屬於機載雷達雜波和幹擾抑制【技術領域】，特別涉及基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法。該基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法包括以下步驟：機載雷達的接收陣列在對應方向接收到對應的回波信號；根據機載雷達每個方向接收的回波信號，在都卜勒清晰區對應的都卜勒通道範圍之內，進行對應的恆虛警檢測，得到對應的恆虛警檢測結果；根據各個恆虛警檢測結果，得出轉髮式幹擾信號的波達方向；然後得出轉髮式幹擾信號的空域導向矢量；計算出自適應權值；根據所述自適應權值，對機載雷達的每個方向接收的回波信號進行幹擾抑制和雜波抑制。
【專利說明】基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於機載雷達雜波和幹擾抑制【技術領域】，特別涉及基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法，用於從根本上消除旁瓣轉髮式幹擾對動目標檢測的影響。
【背景技術】
[0002]基於數字射頻存儲器的轉髮式欺騙幹擾將接收到的雷達信號存儲，然後根據需要對信號進行延時、相位調製等處理後再轉發到雷達，產生類似於目標回波的信號作用於雷達檢測和跟蹤系統，可以產生速度欺騙幹擾、距離欺騙幹擾和波位欺騙幹擾等。轉髮式幹擾信號與雷達信號的相關性很高，其可以通過雷達匹配濾波器而獲得高增益，另外，由於真實目標的雷達回波功率與距離的四次方成反比，而轉髮式幹擾的功率與距離的二次方成反t匕，所以轉髮式幹擾的功率通常遠高於真正的目標功率。轉髮式欺騙幹擾只出現在個別距離門，由於沒有足夠多的獨立同分布訓練樣本來估計其統計特性，所以其不能被空時自適應處理(Space Time Adaptive Processing, STAP)有效地抑制而引起虛警,甚至會使雷達跟蹤處理器飽和而無法工作。另一方面，轉髮式欺騙幹擾會抬高其附近距離單元的恆虛警率(Constant False Alarm Ratio, CFAR)檢測門限,使得其附近真實目標的檢測概率降低。綜上所述，在機載雷達動目標檢測時有必要研究抗密集轉髮式欺騙幹擾方法。
[0003]脈衝分集技術可以抗轉髮式欺騙幹擾，然而該方法對發射波形有很高的要求。雷達根據轉髮式幹擾的特性啟用波束合併和失蹤處理等程序，可以在一定程度上提高雷達系統抗欺騙幹擾的能力。一些學者提出根據欺騙目標與真實目標的運動學特性、回波的幅度波動和高階累積量等的差異來區分欺騙目標與真實目標，並以此來抗欺騙幹擾。旁瓣匿影技術能夠區分目標來自主瓣還是旁瓣，可以在一定程度上對抗從旁瓣進來的轉髮式幹擾，但旁瓣匿影與那些利用欺騙幹擾目標與真實目標的差異來區分兩者的方法一樣，並沒有從根本上抑制欺騙幹擾，不能克服欺騙幹擾對恆虛警率檢測門限的影響，另外，旁瓣匿影技術無法抗主瓣幹擾。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於提出基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法。本發明可以在密集轉髮式幹擾環境下可以抑制轉髮式幹擾，達到較好的動目標檢測性能。
[0005]為實現上述技術目的，本發明採用如下技術方案予以實現。
[0006]基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法包括以下步驟:
[0007]S1:利用機載雷達向多個方向發射信號，機載雷達的接收陣列在對應方向接收到對應的回波信號，所述機載雷達的接收陣列為由M個陣元組成的均勻線陣；
[0008]S2:確定都卜勒清晰區對應的都卜勒通道範圍；根據機載雷達每個方向接收的回波信號，在都卜勒清晰區對應的都卜勒通道範圍之內，進行對應的恆虛警檢測，得到對應的恆虛警檢測結果；判斷各個恆虛警檢測結果是否滿足以下條件:在同一方向出現多個旁瓣目標；如果是，則出現多個旁瓣目標的方向為轉髮式幹擾信號的波達方向；根據得出的轉髮式幹擾信號的波達方向，得出轉髮式幹擾信號的空域導向矢量；
[0009]S3:根據轉髮式幹擾信號的空域導向矢量，計算出自適應權值；根據所述自適應權值，對機載雷達的每個方向接收的回波信號進行幹擾抑制和雜波抑制。
[0010]本發明的特點和進一步改進在於:
[0011]在步驟S2中，對於機載雷達在任一個方向接收到的回波信號，機載雷達在一個相干處理間隔內接收的脈衝數為P;其中，機載雷達的M個陣元接收到的第k個脈衝的信號表示為xk，k取I至P ;則將Xk表示為如下信號模型:
[0012]xk=Sa+ek
[0013]其中，S=[sk，ik]，Sk為目標信號的空域導向矢量，ik為轉髮式幹擾信號的空域導向矢量；a=[at，ai]T，at為目標信號的幅度，Bi為轉髮式幹擾信號的幅度；ek表示雜波加噪聲的數據矢量；
[0014]則將機載雷達的M個陣元接收到P個脈衝的信號表示為X:
[0015]X= [X1,...，Xk,...，Xp]。
[0016]得出機載雷達的M個陣元接收到P個脈衝的和通道數據b，b= (sf(^)X)r ;其
中，H表不矩陣的共軛轉置，Θ 111表不機載雷達的對應的發射信號方向，且有:
【權利要求】
1.基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法，其特徵在於，包括以下步驟: S1:利用機載雷達向多個方向發射信號，機載雷達的接收陣列在對應方向接收到對應的回波信號，所述機載雷達的接收陣列為由M個陣元組成的均勻線陣； 52:確定都卜勒清晰區對應的都卜勒通道範圍；根據機載雷達每個方向接收的回波信號，在都卜勒清晰區對應的都卜勒通道範圍之內，進行對應的恆虛警檢測，得到對應的恆虛警檢測結果；判斷各個恆虛警檢測結果是否滿足以下條件:在同一方向出現多個旁瓣目標；如果是，則出現多個旁瓣目標的方向為轉髮式幹擾信號的波達方向；根據得出的轉髮式幹擾信號的波達方向，得出轉髮式幹擾信號的空域導向矢量； 53:根據轉髮式幹擾信號的空域導向矢量，計算出自適應權值；根據所述自適應權值，對機載雷達的每個方向接收的回波信號進行幹擾抑制和雜波抑制。
2.如權利要求1所述的基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法，其特徵在於，在步驟S2中，對於機載雷達在任一個方向接收到的回波信號，機載雷達在一個相干處理間隔內接收的脈衝數為P;其中，機載雷達的M個陣元接收到的第k個脈衝的信號表示為xk，k取I至P ;則將Xk表示為如下信號模型:
xk—Sa+6k 其中，S= [sk, ik]，sk為目標信號的空域導向矢量，ik為轉髮式幹擾信號的空域導向矢量；a=[at，ai]T，at為目標信號的幅度，Bi為轉髮式幹擾信號的幅度；ek表示雜波加噪聲的數據矢量; 則將機載雷達的M個陣元接收到P個脈衝的信號表示為X:
3.如權利要求2所述的基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法，其特徵在於，在步驟S2中，在對所述和通道數據b進行傅立葉變換的同時，對X進行傅立葉變換，得出對應的都卜勒域數據X 在步驟S2中，得出的轉髮式幹擾信號的波達方向表示為Θ i，則轉髮式幹擾信號的空域導向矢量為sa ( Θ J，或者為協方差矩陣Ri最大特徵值對應的特徵向量；其中，
4.如權利要求3所述的基於自適應波束形成的機載雷達抗轉髮式幹擾方法，其特徵在於，在步驟S3中，通過求解以下最優化問題得出自適應權值wk:
【文檔編號】G01S7/36GK103901409SQ201410098524
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】王彤, 吳億鋒, 張穎, 吳建新, 吳曉明, 同亞龍 申請人:西安電子科技大學