一種基于干擾子空間跟蹤的高效自適應(yīng)單脈沖測角方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于干擾子空間跟蹤的高效自適應(yīng)單脈沖測角方法，該發(fā)明針對自適應(yīng)單脈沖技術(shù)在高維系統(tǒng)下估計協(xié)方差矩陣所需的龐大運算量和獨立同分布訓(xùn)練樣本數(shù)，首先將MPASTd方法運用到自適應(yīng)單脈沖中遞歸估計干擾子空間，然后計算新的自適應(yīng)和差波束權(quán)值，最后通過角度估計公式給出信號源空間角度。該方法在顯著減少運算量的同時，提高了收斂速度，在小樣本情況下可獲得很好的測角精度。
【專利說明】—種基于干擾子空間跟蹤的高效自適應(yīng)單脈沖測角方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自適應(yīng)單脈沖測角領(lǐng)域，具體涉及一種基于干擾子空間跟蹤的高效自適應(yīng)單脈沖測角方法。

【背景技術(shù)】
[0002]單脈沖測角技術(shù)最早是為了進(jìn)行高精度的雷達(dá)跟蹤而創(chuàng)，它通過比較兩個同時的波束信號來獲得目標(biāo)角度信息，但是當(dāng)存在干擾時，特別是干擾靠近目標(biāo)時，會產(chǎn)生很大的角度估計誤差。自適應(yīng)單脈沖跟蹤系統(tǒng)可以根據(jù)目標(biāo)指向相應(yīng)地產(chǎn)生波束，同時自適應(yīng)地消除外界的干擾，因而成為目標(biāo)角度估計的一種有效方法。Davis,Brennan和Reed最先提出了將單脈沖技術(shù)應(yīng)用于自適應(yīng)陣列信號處理，并基于極大似然估計推導(dǎo)了三種等距線陣的自適應(yīng)單脈沖公式。Nickel利用雷達(dá)掃描功率函數(shù)推導(dǎo)出自適應(yīng)單脈沖公式并將其推廣到任意結(jié)構(gòu)的兩維陣列上去，并給出了單脈沖比值和斜率值的修正公式。在小樣本情況下，由于不能準(zhǔn)確估計出干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，自適應(yīng)單脈沖測角精度明顯減弱。而協(xié)方差矩陣中的主特征向量攜帶了干擾的全部信息，因而可將子空間技術(shù)應(yīng)用于自適應(yīng)單脈沖測角。緊縮投影近似子空間跟蹤(PASTd)是一種不需要特征分解的子空間跟蹤算法，針對PASTd算法中存在的誤差傳遞性，MPASTd算法能避免誤差傳遞，減小運算量的同時加快收斂速度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于干擾子空間跟蹤的高效自適應(yīng)單脈沖測角方法，針對自適應(yīng)單脈沖技術(shù)在高維系統(tǒng)下估計協(xié)方差矩陣所需的龐大運算量和獨立同分布訓(xùn)練樣本數(shù)，解決了小樣本情況下傳統(tǒng)自適應(yīng)單脈沖測角方法運算量大、收斂速度慢的問題。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種基于干擾子空間跟蹤的高效自適應(yīng)單脈沖測角方法，該方法應(yīng)用雷達(dá)檢測目標(biāo)的方向角，預(yù)先設(shè)定雷達(dá)的接收天線為一個N陣元的均勻線陣，各陣元天線各項同性，則檢測單元的信號模型可表示成如下形式:
[0006]z = aub+n
[0007]其中，z表示檢測單元陣列輸出矢量，b表示目標(biāo)的復(fù)包絡(luò)，u表示方向參數(shù),且u
= Sine, θ為目標(biāo)的方位角，

【權(quán)利要求】
1.一種基于干擾子空間跟蹤的高效自適應(yīng)單脈沖測角方法，該方法應(yīng)用雷達(dá)檢測目標(biāo)的方向角，預(yù)先設(shè)定雷達(dá)的接收天線為一個N陣元的均勻線陣，各陣元天線各項同性，則檢測單元的信號模型可表示成如下形式:z = aub+n， 其中，z表示檢測單元陣列輸出矢量，b表示目標(biāo)的復(fù)包絡(luò)，u表示方向參數(shù),且u =

sine, Θ為目標(biāo)的方位角
上標(biāo)7表示轉(zhuǎn)置符號，λ為發(fā)射信號波長，d為陣元間距，η表示干擾加噪聲；假設(shè)干擾加噪聲服從均值為O，協(xié)方差為Q的高斯分布，且干擾、噪聲和目標(biāo)互不相關(guān)；其特征在于，包括如下步驟: 步驟1、獲取樣本數(shù)據(jù)x(i)，樣本數(shù)據(jù)的總功率為小其中L為樣本





數(shù)，令X1 (i) = X (i)，預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)噪聲功率為
檢測門限為2? ； 步驟2、根據(jù)MPASTd算法估計干擾子空間，對j = I, 2，…，P，具體過程如下: 步驟2.1、對i = 1，2，…，L，由樣本數(shù)據(jù)遞歸估計第j個特征矢量得到&并進(jìn)行存儲，計算公式為:
>’,(/) = < ιμ ,(ι')
入 j ⑴=λ j(1-1) + |yj(i) I2
Δ j (i) = xJ(i)-eJ(1-l)yJ(i)
其中，λ ji)表示由樣本數(shù)據(jù)\⑴進(jìn)行第i遞歸迭代時與&⑴對應(yīng)的特征值，ej (O)、Aj(O)為預(yù)先設(shè)置的隨機初始值，上標(biāo)h表示共軛轉(zhuǎn)置符號，上標(biāo)*表示復(fù)共軛；對最后一次迭代更新值A(chǔ)(L)進(jìn)行歸一化操作，得到第j個主特征矢量ej為
其中Il.Il 2為I2范數(shù)運算； 步驟2.2、計算輸入信號\(i)在第j個主特征矢量4上的投影分量幅度h(i)，即
Yj (i) = <ej, Xj (i) > 其中〈.>為矢量內(nèi)積運算符，則對所有訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)而言，在第j個特征分量&上的總投影功率為:
其中上標(biāo)*為共軛運算符；剩余N-j個特征矢量對應(yīng)的平均投影功率為
步驟2.3、判斷Ep1與檢測門限2?的關(guān)系，當(dāng)Ep1Untl時，對所有樣本數(shù)據(jù)\(i)濾去在&上的投影分量，得到新的樣本數(shù)據(jù)\+1 (i)xJ+i (i) = Xj(i)_ejyj(i) 執(zhí)行步驟2.4，否則，當(dāng)Ej+1 ( 2n0時，執(zhí)行步驟2.5 ； 步驟2.4、將樣本數(shù)據(jù)\(i)更新為新的樣本數(shù)據(jù)\+1 (i)，令j = j+1重復(fù)步驟2.1至步驟2.3 ； 步驟2.5、令P = j,構(gòu)建干擾子空間Uj =[一而…eP]； 步驟3、計算自適應(yīng)和差波束權(quán)值為:
wEMPSATd — (1-UjUj ) Se
wAMPSATd — (1-UjUj ) Sa 其中，I為N維單位矩陣，Y表示任意復(fù)常量，S2為和波束權(quán)矢量，即觀測方向?qū)蚴噶浚?br> 為預(yù)先設(shè)定的觀測方向，Θ。為觀測 Uq IJ角；8Δ為差波束權(quán)矢量，即導(dǎo)向矢量在Utl處的導(dǎo)數(shù)
步驟4、自適應(yīng)單脈沖測角 采用ADBF抑制干擾，獲取自適應(yīng)和差波束輸出分別為
計算單脈沖比為 其中Re表示取實部，若和差波束在干擾方向形成零陷且信噪比大于13dB時，單脈沖比ru近似為目標(biāo)方向參數(shù)的函數(shù)即
將單脈沖比在波束指向Utl處進(jìn)行一階泰勒展開，即
其中% =rX-U0，經(jīng)變換得到單脈沖測角公式: W = M1,+Did) 其中
和/分別表示斜率值和單脈沖比偏移值
根據(jù)u = sin Θ，得到目標(biāo)方位角Θ。
【文檔編號】G01S7/02GK104166136SQ201410332658
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】沈明威, 于佳, 楊柳, 王杰 申請人:河海大學(xué)