相控阵雷达自适应抑制特殊干扰技术制造技术

本发明专利技术公开了一种针对相控阵雷达自适应抑制特殊干扰技术。常规的相控阵雷达通过自适应来抑制噪声压制干扰，先通过学习雷达接收机接收到的干扰数据，然后在干扰方向形成零点。这种常规的处理方法产生的零点深度和宽度均会受到阵列误差的影响，且不适应特殊干扰，如密集性的欺骗干扰、运动干扰、快变换的间隙式干扰或复合干扰等复杂干扰形式。采用超低副瓣天线是一条最有效的抗干扰的方法，但在当前技术和工艺水平下，对相控阵天线提出过高的副瓣要求是不切实际的。本发明专利技术首先通过空间谱估计技术来实现干扰源数和方位的估计，然后利用模拟信号构造干扰的数据协方差矩阵，再通过自适应方法计算得到自适应的旁瓣相消权矢量，从而形成宽零点和深零陷的自适应方向图，实现对复杂干扰的抑制。本发明专利技术技术可用于相控阵雷达的信号处理系统，实现简单，具有广阔的实际应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信号处理领域中的一种相控阵雷达自适应抑制特殊干扰技术，适用于相控阵雷达的信号处理系统，如天波超视距雷达信号处理系统、大型相控阵雷达信号处理系统、机载相控阵预警雷达信号处理系统和机载战场侦察雷达信号处理系统等。
技术介绍
相控阵雷达为了搜索空间目标，需要全方位进行扫描，目前在雷达的对抗过程中，面临最多的是压制性干扰，通常采用的干扰形式是窄带噪声干扰。对于多通道的相控阵体制雷达，这种干扰是比较容易抑制的，通常可以采用常规的自适应方法来进行抑制。但常规的自适应方法存在如下三个缺点：一是只能对付压制性的噪声干扰，无法抑制复杂干扰，如密集性的欺骗干扰、运动干扰、快变换的间隙式干扰或复合干扰，原因在于常规的自适应处理方法不可能完全学习到这些复杂干扰，从而导致常规的自适应算法性能严重恶化甚至失效；二是自适应干扰相消需要学习干扰数据，通常采用的方法是在雷达休止期进行学习，但对于PD体制的雷达而言，它不存在休止期，所以此时学习就很容易学习到目标，从而导致目标的相消；三是自适应相消需要消耗空间自由度，即对消一个窄带干扰需要一个空间阵元，如果存在宽带干扰或者是密集干扰时，当空间自由度小于干扰自由度时，自适应算法会失效。采用超低副瓣天线来降低雷达对位于天线主瓣以外信号的敏感性是一条最有效的抗强孤立杂波或欺骗性干扰的方法，但是必须认识到天线副瓣的降低是以制造成本的提高，主瓣的展宽为代价的。在当前技术和工艺水平下，对天线提出过高的副瓣要求是不切实际的，特别是大型相控阵天线，目前还无法做到超低副瓣。在许多情况下，采用代价较低的信号处理方式是一种比较可行的方法，所以用自适应抑制技术对付这种密集性的欺骗干扰、运动干扰、快变换的间隙式干扰或复合干扰等复杂干扰是值得重视的。
技术实现思路
本专利技术的目的正是针对上述
技术介绍
中的不足之处提出的。本专利技术通过空间谱估计技术来实现干扰参数的估计，从而得到干扰的相关参数信息。然后利用模拟信号构造干扰的数据协方差矩阵，再通过自适应方法计算得到自适应的权矢量，从而形成自适应方向图。方向图主瓣为信号方向，零点中心方向为空间谱估计技术得到的干扰方向，注意构造的零点为一个宽零点。宽零点的深度和方向可以根据估计的信息自适应变化，这样它就可以适应抑制密集性的欺骗干扰、运动干扰、快变换的间隙式干扰或复合干扰等复杂干扰。另外，由于数据协方差矩阵是自己构造的，所以可以直接将其逆矩阵存入信号处理机，权值计算时只需要将其取出和根据信息构造的导向矢量相乘即可，从而实现对雷达副瓣复杂干扰的抑制。本专利技术的-->优点在于可用于相控阵雷达，且具有运算量小，便于实现和推广等特点。为了实现上述的专利技术目的，本专利技术提供了一种相控阵雷达自适应抑制特殊干扰技术，包括如下技术步骤：(1)利用相控阵雷达固有的数字接收机将所有阵元数据进行接收，并将其送入信号处理系统；(2)取出各个阵元通道的对应数据形成相控阵雷达的数据协方差矩阵，计算公式如下R1=X1X1HL1]]>其中，X1为相控阵各阵元接收到的数据矩阵，其维数为M×L1，M为阵元数，L1为快拍数，得到的协方差矩阵R1的维数为M×M；(3)利用波达方向估计方法实现对干扰源角度的估计，首先对数据协方差矩阵进行特征分解R1＝UΛUH其中Λ＝diag[λ1，λ2，…，λM]为特征值组成的对角方阵，U＝[e1，e2，…，eM]为由特征向量组成的特征矩阵，这里的特征值从大到小排列，即λ1>λ2>…>λN>λN+1>…>λM，采用AIC或MDL方法利用特征值判断出大特征值数，假设干扰源数为N，则特征值满足λ1>λ2>…>λN>>λN+1>…>λM判断出干扰源数之后，则将特征矩阵分成两部分，即由大特征值对应的特征矢量组成的信号子空间ES＝[e1，e2，…，eN]和由小特征值对就的特征矢量组成的噪声子空间EN＝[eN+1，eN+2，…，eM]。利用MUSIC方法实现对干扰源的角度估计，估计公式如下P(θ)=1aH(θ)ENENHa(θ)]]>利用上式中P(θ)可以实现干扰角度的估计θp，p＝1，2，…，N，角度估计的方法采用搜索法或多项式求根。(4)根据估计参数重构扩张矩阵构造公式如下[T(θp,σp2)]k,l=exp{-12σp2[(k-l)πcosθp/180]2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相控阵雷达自适应抑制特殊干扰技术，包括如下技术步骤：　（１）利用相控阵雷达固有的数字接收机将所有阵元数据进行接收，并将其送入信号处理系统；　（２）取出各个阵元通道的对应数据形成相控阵雷达的数据协方差矩阵，计算公式如下　 Ｒ↓［１］＝Ｘ↓［１］Ｘ↓［１］↑［Ｈ］／Ｌ↓［１］　其中，Ｘ↓［１］为相控阵各阵元接收到的数据矩阵，其维数为Ｍ×Ｌ↓［１］，Ｍ为阵元数，Ｌ↓［１］为快拍数，得到的协方差矩阵Ｒ↓［１］的维数为Ｍ×Ｍ；　（３）利用波达方向估计方法 实现对干扰源角度的估计，首先对数据协方差矩阵进行特征分解　Ｒ↓［１］＝ＵΛＵ↑［Ｈ］　其中Λ＝ｄｉａｇ［λ↓［１］，λ↓［２］，…，λ↓［Ｍ］］为特征值组成的对角方阵，Ｕ＝［ｅ↓［１］，ｅ↓［２］，…，ｅ↓［Ｍ］］为由特征向量组 成的特征矩阵，这里的特征值从大到小排列，即λ↓［１］＞λ↓［２］＞…＞λ↓［Ｎ］＞λ↓［Ｎ＋１］＞…＞λ↓［Ｍ］，采用ＡＩＣ或ＭＤＬ方法利用特征值判断出大特征值数，假设干扰源数为Ｎ，则特征值满足　λ↓［１］＞λ↓［２］＞…＞λ↓［Ｎ］ ＞＞λ↓［Ｎ＋１］＞…＞λ↓［Ｍ］　判断出干扰源数之后，则将特征矩阵分成两部分，即由大特征值对应的特征矢量组成的信号子空间Ｅ↓［Ｓ］＝［ｅ↓［１］，ｅ↓［２］，…，ｅ↓［Ｎ］］和由小特征值对就的特征矢量组成的噪声子空间Ｅ↓［Ｎ］＝［ｅ ↓［Ｎ＋１］，ｅ↓［Ｎ＋２］，…，ｅ↓［Ｍ］］。利用ＭＵＳＩＣ方法实现对干扰源的角度估计，估计公式如下　Ｐ（θ）＝１／ａ↑［Ｈ］（θ）Ｅ↓［Ｎ］Ｅ↓［Ｎ］↑［Ｈ］ａ（θ）　利用上式中Ｐ（θ）可以实现干扰角度的估计θ↓［ｐ］，ｐ＝ １，２，…，Ｎ，角度估计的方法采用搜索法或多项式求根。　（４）根据估计参数重构扩张矩阵Ｔ（θ↓［ｐ］，σ↑［２］↓［ｐ］），构造公式如下　［Ｔ（θ↓［ｐ］，σ↑［２］↓［ｐ］）］↓［ｋ，ｌ］＝ｅｘｐ｛－１／２σ↑［２］↓［ｐ］［ （ｋ－ｌ）πｃｏｓθ↓［ｐ］／１８０］↑［２］｝　矩阵Ｔ的作用是扩张干扰入射方向的作用，即扩大自适应方向图在零点方向的零陷宽度，零陷的宽度由σ↓［ｐ］决定，通常可以选零陷宽度为半功率点波束宽度。　（５）根据估计参数和重构的扩张矩 阵重构干扰数据的协方差矩阵，重构的公式如下　＊＝＊ｒ↓［ｐ］［ａ（θ↓［ｐ］）ａ↑［Ｈ］（θ↓［ｐ］）］ｏＴ（θ↓［ｐ］，σ↑...

【技术特征摘要】
1.一种相控阵雷达自适应抑制特殊干扰技术，包括如下技术步骤：(1)利用相控阵雷达固有的数字接收机将所有阵元数据进行接收，并将其送入信号处理系统；(2)取出各个阵元通道的对应数据形成相控阵雷达的数据协方差矩阵，计算公式如下R1=X1X1HL1]]>其中，X1为相控阵各阵元接收到的数据矩阵，其维数为M×L1，M为阵元数，L1为快拍数，得到的协方差矩阵R1的维数为M×M；(3)利用波达方向估计方法实现对干扰源角度的估计，首先对数据协方差矩阵进行特征分解R1＝UΛH其中Λ＝diag[λ1，λ2，…，λM]为特征值组成的对角方阵，U＝[e1，e2，…，eM]为由特征向量组成的特征矩阵，这里的特征值从大到小排列，即λ1>λ2>…>λN>λN+1>…>λM，采用AIC或MDL方法利用特征值判断出大特征值数...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈风波，陈辉，王永良，吴志文，谢文冲，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军雷达学院，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]