一种基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法，包括对各发射脉冲的附加相位调制，增大压制性干扰信号与目标回波在等效虚拟空域的入射角差值；建立等效虚拟空域模型，提供压制性干扰信号与目标回波在等效虚拟空域的入射角可分性；构造等效虚拟空域滤波矩阵，基于虚拟等效空域模型，从虚拟入射角将压制性干扰信号进行抑制；建立与求解角度

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法


[0001]本专利技术涉及一种雷达压制性干扰抑制方法，特别是涉及一种基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法。

技术介绍

[0002]空间压制性干扰通过频谱淹没与能量压制的方式对目标真实回波进行干扰，对于压缩感知雷达而言，压制性干扰通过上述两种方式的压制，将导致压缩感知雷达目标回波频域稀疏性与时域稀疏性均遭到破坏，从而引起压缩感知雷达目标探测性能的急剧下降。现有技术中公开号为CN106054144A的中国专利公开了一种基于频率分集MIMO雷达的主瓣压制式干扰抑制方法，其主要通过接收阵列和辅助天线回波数据匹配滤波，对辅助天线滤波数据进行补偿后与接收阵列滤波数据对消，达到抑制主瓣压制式干扰的目的。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法，解决如何提高压制性干扰下压缩感知雷达目标探测性能的问题。
[0004]本专利技术技术方案如下：一种基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1)对压缩感知雷达发射脉冲串内的P个脉冲进行相位调制，为每一个发射脉冲增加一个特定的附加调制相位；
[0006]步骤2)建立压缩感知雷达回波脉冲串的等效虚拟阵列模型，形成等效虚拟空域，并将等效虚拟空域离散为M个空域网格，得到虚拟角度扫描矢量并将等效虚拟空域离散为M个空域网格，得到虚拟角度扫描矢量为等效虚拟入射角；
[0007]步骤3)建立等效虚拟空域入射角完备字典Ψ
θ
；
[0008]步骤4)建立回波脉冲群R
T
的联合稀疏表示模型，其中(
·
)
T
表示矩阵的转置运算；
[0009]步骤5)对等效虚拟角度空间进行划分，设定目标带Ω
S
与干扰带Ω
J
，同时Ω
S
∪Ω
J
＝[
‑
π，π]；设置目标带Ω
S
对应的目标波束同时将干扰带Ω
J
对应的目标波束设置为0；
[0010]步骤6)根据总体目标波束，构造等效虚拟空域滤波矩阵Φ
θ
；
[0011]步骤7)对回波脉冲群R
T
进行等效虚拟空域滤波观测，得到干扰抑制观测后的观测信号矩阵Y
T
＝Φ
θ
R
T
；
[0012]步骤8)求解级联稀疏优化问题根据最终输出的稀疏目标特性矩阵G中非零元素所在的行列坐标，得到目标的距离信息与等效虚拟入射角信息，计算得到目标的多普勒信息，其中Θ为过渡特征矩阵，Θ_
m
为Θ的第m行，G为稀疏特征矩阵，G_
l
为G的第l行，L为目标时延空间离散网格数，Ψ
τ
为基于发射信号的
时延信息字典。
[0013]进一步地，对压缩感知雷达发射脉冲串内的P个脉冲进行相位调制，为每一个发射脉冲增加一个特定的附加调制相位，具体为令s(t)为基带发射信号，则第p个发射脉冲信号为其中φ
t
为选定的脉冲初始差值相位，由P个发射脉冲组成的发射脉冲串即为
[0014]进一步地，建立压缩感知雷达回波脉冲串的等效虚拟阵列模型，并将等效虚拟空域进行离散化的过程，具体为：当所探测目标的多普勒频率为f
d
时，相邻回波脉冲之间，将产生由目标多普勒频率引起的相位差Δφ＝2πf
d
T
p
，T
p
为脉冲重复周期，将所述相位差进行等效变换：其中d为等效虚拟阵列的阵元间距，进一步的，将等效虚拟空域进行离散化得到虚拟入射角扫描矢量其中空域网格数M即为扫描的角度数量，为第m个虚拟入射角。
[0015]进一步地，建立等效虚拟空域入射角完备字典具体包含以下步骤：3.1)针对虚拟入射角扫描矢量，构造虚拟入射角对应的等效虚拟阵列接收导引矢量其中λ为信号波长，3.2)构造等效虚拟空域入射角完备字典
[0016]进一步地，建立回波脉冲群R
T
的联合稀疏表示模型，具体为：
[0017][0018]其中与分别为各离散等效入射角上的潜在目标散射系数与潜在时延，N为信号采样长度，Θ为过渡特征矩阵，过渡特征矩阵为行稀疏矩阵。
[0019]进一步地，构造等效虚拟空域滤波矩阵Φ
θ
的过程具体为：求解优化问题
[0020][0021]其中γ是设定的通带软约束系数，ζ为测量噪声软约束系数，||
·
||
F
为Frobenius范数。
[0022]进一步地，求解级联稀疏优化问题具体步骤为：
[0023]8.1)初始化过程参量矩阵Ω
1(0)
，Θ
(0)
，G
(0)
为全1矩阵；
[0024]8.2)设置过程参数η1，η2，η3，η4，ρ1，ρ2，ρ3，ρ4。设置迭代终止阈值ε，初始化迭代次数k＝0；
[0025]8.3)求解得到G
(t+1)
，其中I为N
×
N的单位矩阵；
[0026]8.4)求解得到其中(
·
)_
m
表示矩阵的第m行；
[0027]8.5)求解得到其中(
·
)_
l
表示矩阵的第l行；
[0028]8.6)求解
[0029]得到Θ
(t+1)
，其中Γ＝Φ
θ
Ψ
θ
；
[0030]8.7)更新过程参量矩阵
[0031][0032][0033][0034][0035]8.8)若则结束迭代，输出G
(t+1)
；否则，t＝t+1，跳转至步骤8.3)重复迭代。
[0036]8.9)根据最终输出的稀疏目标特性矩阵G中非零元素所在的行列坐标，得到目标的距离信息与等效虚拟入射角信息，并通过Δφ＝2πf
d
T
p
、的等效关系，计算得到目标的多普勒信息。
[0037]本专利技术所提供的技术方案的优点在于：
[0038]本专利技术通过对各发射脉冲调制附加相位，增大压制性干扰信号与目标回波在等效虚拟空域的入射角差值，通过等效虚拟空域模型的建立，提供了压制性干扰信号与目标回波在等效虚拟空域的入射角可分性，进而构造等效虚拟空域滤波矩阵，基于虚拟等效空域模型，从虚拟入射角将压制性干扰信号进行抑制，最后通过角度
‑
距离级联稀疏优化问题的建立与求解重构得到真实目标对应的稀疏向量，获得真实目标的距离信息与等效虚拟入射角，并基于等效虚拟空域模型进一步得到目标的多普勒信息，达到了提高压制性干扰背景下的压缩感知雷达目标探测性能的目的。
附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)对压缩感知雷达发射脉冲串内的P个脉冲进行相位调制，为每一个发射脉冲增加一个特定的附加调制相位；步骤2)建立压缩感知雷达回波脉冲串的等效虚拟阵列模型，形成等效虚拟空域，并将等效虚拟空域离散为M个空域网格，得到虚拟角度扫描矢量等效虚拟空域离散为M个空域网格，得到虚拟角度扫描矢量为等效虚拟入射角；步骤3)建立等效虚拟空域入射角完备字典Ψ
θ
；步骤4)建立回波脉冲群R
T
的联合稀疏表示模型，其中(
·
)
T
表示矩阵的转置运算；步骤5)对等效虚拟角度空间进行划分，设定目标带Ω
S
与干扰带Ω
J
，同时Ω
S
∪Ω
J
＝[
‑
π,π]；设置目标带Ω
S
对应的目标波束同时将干扰带Ω
J
对应的目标波束设置为0；步骤6)根据总体目标波束，构造等效虚拟空域滤波矩阵Φ
θ
；步骤7)对回波脉冲群R
T
进行等效虚拟空域滤波观测，得到干扰抑制观测后的观测信号矩阵Y
T
＝Φ
θ
R
T
；步骤8)求解级联稀疏优化问题根据最终输出的稀疏目标特性矩阵G中非零元素所在的行列坐标，得到目标的距离信息与等效虚拟入射角信息，计算得到目标的多普勒信息，其中Θ为过渡特征矩阵，Θ
_m
为Θ的第m行，G为稀疏特征矩阵，G
_l
为G的第l行，L为目标时延空间离散网格数，Ψ
τ
为基于发射信号的时延信息字典。2.根据权利要求1所述的基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法，其特征在于，所述对压缩感知雷达发射脉冲串内的P个脉冲进行相位调制，为每一个发射脉冲增加一个特定的附加调制相位，具体为令s(t)为基带发射信号，则第p个发射脉冲信号为其中φ
t
为选定的脉冲初始差值相位，由P个发射脉冲组成的发射脉冲串即为3.根据权利要求2所述的基于虚拟空域滤波的压缩感知雷达压制性干扰抑制方法，其特征在于，所述步骤2)中建立压缩感知雷达回波脉冲串的等效虚拟阵列模型，并将等效虚拟空域进行离散化的过程，具体为：当所探测目标的多普勒频率为f
d
时，相邻回波脉冲之间，将产生由目标多普勒频率引起的相位差Δφ＝2πf
d

【专利技术属性】
技术研发人员：陶宇，宋志伟，刘诚毅，顾涵，徐健，张静亚，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：