專利名稱：一種針對共享譜雷達同頻干擾的抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達目標檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種涉及共享譜雷達系統(tǒng)中各雷達之 間同頻干擾等的抑制方法。
背景技術(shù)：
共享譜雷達在實現(xiàn)高效利用頻譜資源的同時能夠?qū)崿F(xiàn)實時無縫隙的進行大范圍 監(jiān)測。共享譜雷達系統(tǒng)中各雷達鄰近工作，每部雷達所接收到的回波是各共享譜雷達回波 等的混疊(波)。對某臺具體的雷達來說，除雜波干擾外、其他共享譜雷達的回波亦會對該 雷達形成干擾，因此、需對不同雷達的回波進行分離，正交波形是其最佳選擇；但實際中正 交波形難以實現(xiàn)，往往導(dǎo)致同頻干擾無法有效抑制。在多目標環(huán)境下，強的同頻干擾會淹沒 鄰近的弱小目標回波的主瓣，導(dǎo)致雷達系統(tǒng)檢測目標的動態(tài)范圍降低，虛警概率增大；尤其 是對于機載雷達在飛行編隊的情況下，由于飛機近距離飛行，雷達間存在著旁瓣泄漏，同頻 干擾問題將會更加突出，對整個雷達系統(tǒng)造成嚴重的影響，給共享譜雷達中各雷達的實時 監(jiān)測造成極大困難。因此，要確保共享譜雷達系統(tǒng)的檢測性能，則需設(shè)法抑制共享譜雷達系 統(tǒng)中各雷達之間這種同頻干擾。由于共享譜雷達是同頻工作的，對某一臺雷達來說，來自其他雷達的回波信號 (即干擾)與該雷達的回波信號載頻是一樣的，不可能像其他工作在不同頻段的多基雷達 系統(tǒng)、可以從頻域上直接將干擾信號濾除。在共享譜雷達中，同頻干擾的存在導(dǎo)致相同參數(shù) 的匹配濾波器無法獲得最佳的處理效果。Blunt等人提出了多基地自適應(yīng)脈沖壓縮(MAPC)技術(shù)，該方法基于最小均方誤差 (MMSE)，根據(jù)各雷達的回波信號，自適應(yīng)地為各雷達中每個距離單元確定一個濾波器，以壓 制距離旁瓣以及來自工作在同一頻段上的多個雷達的相互干擾。MAPC技術(shù)是將各雷達接收 到的所有回波信號通過采用最小均方誤差設(shè)計的濾波器進行處理，由于沒對回波信號中各 類干擾信號分別進行針對性處理；因而存在各共享譜雷達對干擾信號的抑制性差、收斂速 度慢，系統(tǒng)檢測目標的動態(tài)范圍窄，虛警概率大，影響了雷達系統(tǒng)在同頻干擾環(huán)境下的檢測 性能等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)存在的缺陷，研究設(shè)計一種針對共享譜雷達同頻干 擾的抑制方法，以達到增強對同頻干擾的抑制效果，有效提高單目標及多目標環(huán)境下雷達 系統(tǒng)檢測的動態(tài)范圍、以及檢測的實時性和準確性，降低虛警率等目的。本發(fā)明的解決方案是分別將共享譜雷達接收到的各回波信號中的目標回波信號、 距離旁瓣的回波信號、共享譜中其他雷達的回波信號及噪聲信號四部分的能量(強度)之 和作為建模參數(shù)，以脈沖壓縮后的目標信號功率與干擾信號功率之差的最大值作為基準、 為每個距離單元分別設(shè)計一個濾波器來實現(xiàn)脈沖壓縮，從而達到抑制同頻干擾的目的。因 而，本發(fā)明方法包括
首先根據(jù)擬接收到的各回波信號中的目標回波信號、距離旁瓣的回波信號、共享 譜中其他雷達的回波信號及噪聲信號四部分的能量(強度)之和作為建模參數(shù)，以脈沖壓 縮后的目標信號功率與干擾信號功率之差的最大值作為基準、為每個距離單元對應(yīng)設(shè)置一 濾波器，并存儲待用；步驟1.回波信號的采樣對接收到的射頻信號通過A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信 號，以對回波信號進行采樣處理；步驟2.信號分離將經(jīng)步驟1所得信號采用常規(guī)波束形成技術(shù)、對不同方向的回 波信號進行分離處理，以抑制部分干擾信號；步驟3.各雷達回波信號初始功率的確定將步驟2所得分離處理后的信號采用傳 統(tǒng)方法經(jīng)濾波器對各距離單元的信號進行脈沖壓縮處理、以確定各雷達的初始距離像，并 根據(jù)初始距離像進而確定各雷達回波信號的初始功率；步驟4.干擾信號功率的確定首先分別確定干擾信號中的距離旁瓣信號、同頻干 擾信號和干擾信號的功率，然后對三者的功率進行求和處理，以確定干擾信號功率；4. 1.距離旁瓣功率的確定將已獲得到的當(dāng)前雷達的回波信號功率作為加權(quán)系 數(shù)，對當(dāng)前雷達發(fā)射信號的功率進行加權(quán)處理，以確定距離旁瓣功率；4. 2.同頻干擾功率的確定將所獲得的系統(tǒng)中其他雷達的回波信號功率作為加 權(quán)系數(shù)，對其他雷達的發(fā)射信號功率進行加權(quán)處理，以確定同頻干擾功率；4. 3.噪聲功率的確定根據(jù)環(huán)境狀況確定的輔助距離單元(即只有噪聲、而無目 標存在的距離單元)，對該距離單元的回波信號進行平方差處理，并將其結(jié)果作為噪聲的功 率；4. 4.干擾信號功率的確定對所得距離旁瓣功率、同頻干擾功率和噪聲率功率進 行求和處理，以確定干擾信號功率；步驟5.迭代加權(quán)向量的確定通過所得回波信號功率與干擾信號功率之差、確定 目標回波信號功率，并以目標回波信號功率與干擾信號功率之差的最大值為基準、確定迭 代加權(quán)向量；步驟6.脈沖壓縮處理以抑制同頻干擾將步驟5所得迭代加權(quán)向量作為加權(quán)系數(shù) 更新存儲待用的濾波器，對步驟2所得分離信號按不同距離單元、利用更新后的濾波器分 別對不同距離單元的信號進行脈沖壓縮處理，以進一步抑制其同頻干擾；步驟7.根據(jù)步驟6脈沖壓縮處理后的信號確定各相應(yīng)雷達的距離像、進而確定本 次迭代后各雷達回波信號的功率后；重復(fù)步驟4、5、6，直至達到對同頻干擾的抑制要求止。 上述常規(guī)波束形成技術(shù)為采用自適應(yīng)或非自適應(yīng)波束形成器進行波束形成處理。在步驟3 中所述采用傳統(tǒng)方法經(jīng)濾波器對各距離單元的信號進行脈沖壓縮處理，其濾波器為匹配濾 波器。本發(fā)明通過將共享譜雷達接收到的各回波信號中的目標回波信號、距離旁瓣的回 波信號、共享譜中其他雷達的回波信號及噪聲信號四部分的能量(強度)之和作為建模參 數(shù)，以脈沖壓縮后的目標信號功率與干擾信號功率之差的最大值作為基準，對每個距離單 元分別設(shè)計濾波器；并對每個距離單元的加權(quán)向量循環(huán)進行更新，經(jīng)迭代處理、從而達到抑 制同頻干擾的目的。本發(fā)明與背景技術(shù)(MAPC)相比、經(jīng)一次迭代處理后對同頻干擾的抑制 效果即與背景技術(shù)經(jīng)兩次迭代處理的效果相當(dāng)；因而，本發(fā)明具有對同頻干擾等的抑制能力強、收斂速度快，可有效提高單目標及多目標環(huán)境下雷達系統(tǒng)檢測的動態(tài)范圍、以及對目 標檢測的實時性和準確性，且虛警率低等特點。


圖1為本發(fā)明方法流程示意圖(方框圖)；圖2為本實施方式與背景技術(shù)(MAPC)分別經(jīng)一次迭代處理后對同頻干擾的抑制 效果對比示意圖；圖中實(曲)線及虛(曲)線分別為本實施方式及背景技術(shù)效果示意圖；圖3為本實施方式與背景技術(shù)(MAPC)分別經(jīng)二次迭代處理后對同頻干擾的抑制 效果對比示意圖；圖中實(曲)線及虛(曲)線分別為本實施方式及背景技術(shù)效果示意圖。
具體實施例方式系統(tǒng)中的雷達數(shù)目K為2部，發(fā)射信號sk(k= 1，2)采用線性調(diào)頻相位編碼，碼長 為N = 30位、中頻& = 60MHz、信號帶寬B = 2MHz、子脈沖寬度τ。= 0. 2 μ s ；接收天線均 采用陣元數(shù)目L為11的均勻線陣、且雷達回波到達角(DOA) Q1* θ2已知，本實施方式Q1 和θ2分別為0°和10°，處理窗長度M為100個距離單元，本實施方式將迭代次數(shù)ρ設(shè)為 2 ；根據(jù)上述參數(shù)，確定共享譜雷達各個接收天線陣元接收到的回波信號
1,2,…，L，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)脈沖壓縮后的目標信號功率與干擾信
號功率之差的最大值為每個距離單元設(shè)置對應(yīng)的濾波器，并存儲待用；步驟1.回波信號的采樣系統(tǒng)內(nèi)兩雷達收到回波信號后，分別按奈奎斯特采樣定
理進行采樣，其采樣矩陣為 其中p是迭代次數(shù)，L是接收天線的陣元數(shù)目；包括長度為M的處理窗以及(P-I) (N-I)的窗前數(shù)據(jù)和ρ (N-I)的窗后數(shù)據(jù)；步驟2.信號分離對采樣所得回波信號通過下式進行分離處理
(1)其中
是歸一化的波束形成器，k = 1，…，K，
是第k部雷達回波信號的空間控制矢量，θ k是第k部雷達回波信號的到達角，
是L個天線陣元在第m個抽樣時刻的采樣；步驟3.確定各雷 達回波信號的初始功率對分離所得信號通過
(2)確定初始距離像；而通過
(3)確定與各初始距離像對應(yīng)的回波信號功率；
以上兩式中:
是第k部雷達發(fā)射信號的N點 采樣向量
是長度為N的波束形成后信號的連續(xù)采樣。步驟4.確定干擾信號功率利用已得的回波信號功率和發(fā)射信號功率，通過(4)、 (5)、(6)三式分別確定距離旁瓣功率、同頻干擾功率和噪聲功率，最后通過式(7)確定干擾 信號功率
(4)

(5)

(6)

(7)
其中
是第k個空間控制矢量弓第i個空間控制矢量的歸
是第i個發(fā)射波形η采樣平移，剩余的η個采樣補零，如
為噪聲功率，In 是 NXN 的單位矩陣；步驟5.確定迭代加權(quán)向量利用所得的回波信號功率和干擾信號功率通過下式 確定迭代權(quán)向量
(8)步驟6.確定各雷達回波信號功率利用所得迭代加權(quán)向量和分離后的回波信號， 通過式(9)進行脈沖壓縮處理，以抑制同頻干擾，并確定迭代后的距離像，進而根據(jù)式(10) 確定迭代后的回波信號功率
(9)
(10)步驟7.本實施方式再重復(fù)步驟4、5、6，進行第二次迭代處理即達到對同頻干擾的 抑制要求。本實施方式經(jīng)一次迭代后，干擾峰值為-30dB，且輸出的SIR(信號功率與干擾功 率之比)為37dB ；而對應(yīng)的背景技術(shù)(MAPC)的干擾峰值為-18dB，輸出的SIR為27dB ； — 次迭代后，本實施方式輸出的SIR較背景技術(shù)(MAPC)改善了 IOdB ；附圖2即為分別經(jīng)一次 迭代處理后、本實施方式與背景技術(shù)對同頻干擾抑制的效果對比示意圖；經(jīng)兩次迭代以后，本實施方式的干擾峰值為_72dB，輸出的SIR為106dB ；背景技術(shù) (MAPC)的干擾峰值為-26dB左右，輸出的SIR為58dB ；本實施方式輸出的SIR較背景技術(shù) (MAPC)改善了 40dB以上；附圖3為分別經(jīng)二次迭代處理后、本實施方式與背景技術(shù)對同頻 干擾抑制的效果對比示意圖；以上可看出本實施方式經(jīng)一次迭代后對同頻干擾抑制的效果即與背景技術(shù)兩次 迭代的效果相當(dāng)；此外，經(jīng)運行，若背景技術(shù)的抑制效果要達到本實施方式兩次迭代后的效 果，則需經(jīng)四次迭代處理才行。
權(quán)利要求
一種針對共享譜雷達同頻干擾的抑制方法，包括首先根據(jù)擬接收到的各回波信號中的目標回波信號、距離旁瓣的回波信號、共享譜中其他雷達的回波信號及噪聲信號四部分的能量之和作為建模參數(shù)，以脈沖壓縮后的目標信號功率與干擾信號功率之差的最大值為基準、為每個距離單元對應(yīng)設(shè)置一濾波器，并存儲待用；步驟1.回波信號的采樣對接收到的射頻信號通過A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，以對回波信號進行采樣處理；步驟2.信號分離將經(jīng)步驟1所得信號采用常規(guī)波束形成技術(shù)、對不同方向的回波信號進行分離處理，以抑制部分干擾信號；步驟3.各雷達回波信號初始功率的確定將步驟2所得分離處理后的信號采用傳統(tǒng)方法經(jīng)濾波器對各距離單元的信號進行脈沖壓縮處理、以確定各雷達的初始距離像，并根據(jù)初始距離像進而確定各雷達回波信號的初始功率；步驟4.干擾信號功率的確定首先分別確定干擾信號中的距離旁瓣信號、同頻干擾信號和干擾信號的功率，然后對三者的功率進行求和處理，以確定干擾信號功率；4.1.距離旁瓣功率的確定將已獲得到的當(dāng)前雷達的回波信號功率作為加權(quán)系數(shù)，對當(dāng)前雷達發(fā)射信號的功率進行加權(quán)處理，以確定距離旁瓣功率；4.2.同頻干擾功率的確定將所獲得的系統(tǒng)中其他雷達的回波信號功率作為加權(quán)系數(shù)，對其他雷達的發(fā)射信號功率進行加權(quán)處理，以確定同頻干擾功率；4.3.噪聲功率的確定根據(jù)環(huán)境狀況確定的輔助距離單元，對該距離單元的回波信號進行平方差處理，并將其結(jié)果作為噪聲的功率；4.4.干擾信號功率的確定對所得距離旁瓣功率、同頻干擾功率和噪聲率功率進行求和處理，以確定干擾信號功率；步驟5.迭代加權(quán)向量的確定通過所得回波信號功率與干擾信號功率之差、確定目標回波信號功率，并以目標回波信號功率與干擾信號功率之差的最大值為基準、確定迭代加權(quán)向量；步驟6.脈沖壓縮處理以抑制同頻干擾將步驟5所得迭代加權(quán)向量作為加權(quán)系數(shù)更新存儲待用的濾波器，對步驟2所得分離信號按不同距離單元、利用更新后的濾波器分別對不同距離單元的信號進行脈沖壓縮處理，以進一步抑制其同頻干擾；步驟7.根據(jù)步驟6脈沖壓縮處理后的信號確定各相應(yīng)雷達的距離像、進而確定本次迭代后各雷達回波信號的功率后；重復(fù)步驟4、5、6，直至達到對同頻干擾的抑制要求止。
2.按權(quán)利要求1所述針對共享譜雷達同頻干擾的抑制方法，其特征在于所述波束形成 技術(shù)為采用自適應(yīng)或非自適應(yīng)波束形成器進行波束形成處理。
3.按權(quán)利要求1所述針對共享譜雷達同頻干擾的抑制方法，其特征在于在步驟3中所 述濾波器為匹配濾波器。
全文摘要
該發(fā)明屬于雷達目標檢測技術(shù)中針對共享譜各雷達之間同頻干擾等的抑制方法。包括為每個距離單元對應(yīng)設(shè)置一濾波器，回波信號的采樣，采樣信號的分離，各雷達回波信號初始功率的確定，干擾信號的功率確定，迭代加權(quán)向量的確定，脈沖壓縮處理以抑制同頻干擾并經(jīng)迭代處理以達到對同頻干擾的抑制要求止。該發(fā)明與背景技術(shù)(MAPC)相比、經(jīng)一次迭代處理后、對同頻干擾的抑制效果即與背景技術(shù)經(jīng)兩次迭代處理的效果相當(dāng)；因而，具有對同頻干擾等的抑制能力強、收斂速度快，可有效提高單目標及多目標環(huán)境下雷達系統(tǒng)檢測的動態(tài)范圍、以及對目標檢測的實時性和準確性，且虛警率低等特點。
文檔編號G01S7/36GK101881822SQ201010192508
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者孔令講, 楊建宇, 楊曉波, 羅美方 申請人:電子科技大學(xué)