專利名稱：基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化的自適應(yīng)濾波方法，可用于雷達對雜波環(huán)境中感興趣距離單元散射中心的幅度估計，實現(xiàn)從接收機到發(fā)射機的閉環(huán)反饋，提高估計精度并減小運算量。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電子科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，雷達面臨的工作環(huán)境日益復(fù)雜，現(xiàn)代雷達不僅要面對傳統(tǒng)“四抗”問題，即抗電子干擾、抗反輻射導(dǎo)彈、反隱身、反低空突防，還要融合多種工作模式，處理多目標(biāo)、多任務(wù)的綜合能力。認(rèn)知雷達作為一種可以根據(jù)目標(biāo)和外部環(huán)境特性智能地選擇發(fā)射信號、工作方式和資源分配的智能化雷達一經(jīng)提出便受到了廣泛的關(guān)注，它改變了傳統(tǒng)自適應(yīng)雷達單向的信息處理方式，實現(xiàn)了從接收到發(fā)射的閉環(huán)處理，被認(rèn)為是未來雷達發(fā)展的重要方向。對環(huán)境特征的準(zhǔn)確感知是認(rèn)知雷達實現(xiàn)智能化的前提之一。雷達對外部環(huán)境的認(rèn)知包括對地形特征，雜波和未知目標(biāo)的統(tǒng)計特征等不同信息的認(rèn)知。通常情況下，在雷達觀測時間內(nèi)，同一個距離單元散射中心的幅度是起伏變化的，因此雷達需要對多組接收回波進行濾波處理，以得到環(huán)境中感興趣距離單元散射中心的幅度估值，實現(xiàn)對雜波和未知目標(biāo)散射幅度統(tǒng)計信息的認(rèn)知。估計散射中心幅度最簡單直接的方法是匹配濾波，但這種方法僅適用于高斯白噪聲下單個距離單元散射中心的幅度估計。對于多個距離單元散射中心幅度的估計問題，由于距離旁瓣的影響，匹配濾波會帶來較大的估計誤差，所以雷達接收機應(yīng)對接收回波進行自適應(yīng)濾波° T.Yardibi 等人在“Source Localization and Sensing:ANonparametricIterative Adaptive Approach Based on Weighted Least Squares, IEEETransactionsonAerospace and Electronic Systems, Vol.46，N0.1，January2010，，文章中基于加權(quán)最小均方代價函數(shù)提出了迭代的自適應(yīng)濾波算法IAA，通過對鄰近距離單元的去耦合實現(xiàn)自適應(yīng)濾波，但該算法運算量較大，同時忽略了接收窗外鄰近距離單元散射中心的影響。針對接收窗外散射中心的影響問題，S.D.Blunt等人在“Adaptive PulseCompression via MMSEEstimation, IEEE Transactions on Aerospace and ElectronicSystems, Vol.42, N0.2, April2006”中提出了一種遞歸最小均方誤差算法RMMSE，通過遞歸的自適應(yīng)信號處理方式實現(xiàn)各個距離單元散射中心的幅度估計。但同樣存在運算量較大的問題，且容易受到設(shè)置參數(shù)的影響，易使濾波過程發(fā)散從而導(dǎo)致散射中心的幅度估計誤差增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，在考慮接收窗外鄰近距離單元散射中心影響的條件下，結(jié)合認(rèn)知雷達的閉環(huán)反饋特點，提出一種基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法，以減小濾波處理的運算量，提高散射中心幅度的估計精度。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是:利用各個距離單元散射中心的幅度統(tǒng)計估值，聯(lián)合優(yōu)化發(fā)射信號和接收濾波器，以得到雷達觀測環(huán)境中多個距離單元散射中心的幅度估值，其實現(xiàn)步驟包括如下:I)設(shè)置雷達發(fā)射信號模式由多個間隔i組成，i = 1，2，...，每個間隔i內(nèi)包含M個相同的相位編碼信號，編碼方式采用P3碼，用離散化向量s表示，編碼長度為N ；2)計算雷達觀測環(huán)境中第I個距離單元散射中心對應(yīng)第m個脈沖信號的接收回波向量Y1,m，I = -N+1,…，0，…，L+N-2，L為雷達接收窗長度，m = 1，2，…，M, M為脈沖個數(shù)；3)對接收回波向量Y1, 進行匹配濾波，得到第I個距離單元散射中心的幅度估值
權(quán)利要求
1.一種基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法，包括如下步驟: O設(shè)置雷達發(fā)射信號模式由多個間隔i組成，i = 1，2，…，每個間隔i內(nèi)包含M個相同的相位編碼信號，編碼方式采用P3碼，用離散化向量s表示，編碼長度為N ； 2)計算雷達觀測環(huán)境中第I個距離單元散射中心對應(yīng)第m個脈沖信號的接收回波向量Y1,m, 1= -N+1,…，0，…，L+N-2，L為雷達接收窗長度，m = 1，2，…，M, M為脈沖個數(shù)； 3)對接收回波向量Y1,進行匹配濾波，得到第I個距離單元散射中心的幅度估值[h1|，其中，|.|表示模值； 4)將各個距離單元散射中心的幅度估值|h1|反饋至發(fā)射機，根據(jù)該值設(shè)置發(fā)射信號旁瓣的權(quán)值Y k:當(dāng) d = 1 時，Yk = 1, k = d,..., N-1,當(dāng) l<d<N 時
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(I)中相位編碼信號向量S，表示如下: s = [s(l), s (2)，…，s(N)]T, 其中，[.]τ為轉(zhuǎn)置操作，向量中第η個元素為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(2)中計算雷達觀測環(huán)境中第I個距離單元散射中心對應(yīng)第m個脈沖信號的接收回波向量yi,m，按如下公式計算:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(3)中對接收回波向量yi,m進行匹配濾波，得到第I個距離單元散射中心的幅度估值Pl，按如下公式進行:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(5)中尋求優(yōu)化的相位編碼信號向量s',使加權(quán)積分旁瓣電平WISL最小，按如下公式進行: 其中，I.I2表示模值的平方，Yk為設(shè)定的權(quán)值，rk為信號旁瓣:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7b)中利用q-Ι次迭代得到的第I個距離單元散射中心對應(yīng)第m個脈沖信號的幅度估值/ 廣,求得第I個距離單元散射中心幅度均方估值￡[|&|2]，按如下公式進行:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7c)中用第I個距離單元散射中心幅度均方估值￡'[|^|]，求得第 個距離單元的濾波器向量Wl，按如下公式進行:W1 - RjiSr， 其中，[.]—1表示矩陣求逆，R1為維數(shù)為NXN的相關(guān)矩陣，其表示式為:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7d)中用濾波器向量W1計算第q次迭代中第I個距離單元散射中心對應(yīng)第m個脈沖信號的幅度估值,按如下公式進行:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7e)中計算第q-Ι次迭代和第q次迭代的幅度估值誤差δ，按如下公式進行: 1]，1V1 /=O L m=l_ 其中，I.I表示模值，m = 1,2,…，M，M為脈沖個數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)運算量較大，且未將接收機和發(fā)射機聯(lián)合優(yōu)化利用的問題。其實現(xiàn)過程是1)發(fā)射一組相位編碼信號；2)計算接收回波；3)對接收回波進行匹配濾波；4)將匹配濾波得到的散射中心幅度估值反饋至發(fā)射機，設(shè)置發(fā)射信號旁瓣權(quán)值；5)優(yōu)化相位編碼信號，使加權(quán)積分旁瓣電平最??；6)發(fā)射優(yōu)化的相位編碼信號并計算接收回波；7)對接收回波進行自適應(yīng)濾波處理，得到散射中心的幅度估值。本發(fā)明對散射中心的幅度估計性能優(yōu)于現(xiàn)有濾波方法，運算量低，并初步實現(xiàn)了認(rèn)知雷達從接收機到發(fā)射機的閉環(huán)反饋，可用于雷達雜波抑制和目標(biāo)檢測。
文檔編號G01S7/28GK103116154SQ20131003057
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者劉崢, 吳旭姿, 劉韻佛 申請人:西安電子科技大學(xué)