专利名称：针对雷达主瓣干扰的极化抑制处理方法
技术领域：
本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种抑制雷达主瓣干扰的处理方法，尤其是针对从单极化、机械扫描雷达天线主瓣方向进入的干扰信号的极化抑制处理方法。
背景技术：
现有雷达抗干扰方法主要集中在回波信号的时域、频域或空域进行处理，而在信号极化域中的研究则相对较少。雷达信号的极化信息反映了目标的固有属性，充分利用目标、干扰极化信息的差异，则能够取得非常特殊的抗干扰效果。近年来，随着雷达极化理论研究的逐步深入和器件水平的大幅度提高，极化信息处理技术在雷达成像、超分辨、目标分类识别、地理遥感、抑制杂波和抗干扰等领域中日益占据越来越重要的地位，并付诸于实际应用，大幅度的提高了传感系统的探测能力和感知能力。但是，上述应用的前提都是雷达具备全极化测量能力。对于单极化方式的雷达，比如防空、警戒、引导雷达等，不具备变极化能力或全极化测量能力，这对雷达的极化域抗干扰和目标识别造成了根本性的困难。特别是，当干扰从雷达传感器的天线主瓣方向进入时，常规的自适应波束形成对干扰对消效果较差，期望信号也被抑制。不仅严重降低了对消性能， 而且增加了辅助设备大幅度的提高了抗干扰实现的硬件成本。根据天线理论，在给定频率和空间指向的远场区，天线存在着某一确定的极化方式。当天线的工作频率固定，随着空间指向的不同，天线辐射场的极化方式也有所不同，这意味着天线的极化是空域指向的函数。天线极化在空间的这种变化特性，简称为天线极化的“空域慢变特性”。这种特性在固定的俯仰角下，偏离天线方位中心的主瓣附近区域具有显著的变化规律。在此基础上，如果能够巧妙地利用天线扫描接收机得到的电压序列，根据事先测得的天线极化特性，通过设计先进的信号处理方法，就可以使现在雷达在不作硬件改动的前提下，具备一定的极化测量能力和变极化能力，可以消除主瓣压制式干扰，这将具有重要的应用价值和应用前景。目前，尚未找到利用单极化天线的极化特性消除主瓣压制式干扰的公开资料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是当雷达探测目标时受到主瓣压制干扰的情况下，基于单极化的机械扫描体制雷达回波数据，充分的挖掘和利用天线本身固有的较弱的交叉极化分量，提供一种快速、适应性强的主瓣干扰极化抑制的信号处理方法。为实现这样的目的，本发明技术方案的思路是首先获得天线的主极化方向图和交叉极化方向图，建立多组俯仰角下方位扫描的方向图特性函数库，体现天线的极化特性在不同观测角度下的极化特性是有差异的；选择一定的窗口宽度，截取主瓣附近不同扫描角度下接收到的干扰和目标混合信号，并且按照距离单元形式进行划分写成矩阵的形式； 由于干扰和目标混合信号的入射仰角通常无法精确获得，利用多组俯仰角下方位扫描的方向图特性函数族，对每一距离单元的电压序列应用最小二乘算法进行极化分解，估计出多组正交极化信号；估计出每组正交极化回波信号的干扰抑制滤波矢量；利用极化滤波矢量对多组正交极化信号做并行的多凹口极化滤波处理；将每组的滤波输出信号做“逻辑积”处理，取“逻辑积”输出作为极化抑制处理后的输出信号。 本发明的技术方案是一种针对雷达主瓣干扰的极化抑制处理方法，应用于单极化的机械扫描体制雷达，其特征在于包括下述步骤
，其中t m表示在方位角和俯仰角Θ下雷达天线的水平极化增益， gH((p,&)φ
第一步、建立关于雷达天线极化特性的函数库； 已知雷达天线主极化方式为水平极化H，交叉极化方式为垂直极化V。 用现有的天线特性测量方法测量在不同方位角^和俯仰角θ下的雷达天线增益
_ gH(<P^) βν{φβ)
&(奶0表示在方位角识和仰角θ下雷达天线的垂直极化增益。其中，俯仰角θ的分别取值为θ” 02,L, θΝ，俯仰角θ的取值是根据雷达天线的俯仰波束宽度和测量精度决定；俯仰波束宽度越宽，俯仰角θ的取值数越多；测量精度要求越高，俯仰角θ的取值数越多。方位角识在雷达天线方位扫描区间[- , ]内取值，即方位角识L ,外,L ,φκ φκ， 识—r =- ，方位角0的取值根据测量精度的需要决定。第二步、干扰和目标混合信号的预处理；雷达天线在工作过程中俯仰角为θ ‘，接收的干扰和目标混合信号的电压值4—力是采样时刻t和方位角ρ的函数，则在采样时刻t = ti; t2,L, tM和方位角
φ = φ-κ^ ,^下接收的干扰和目标混合信号的电压矩阵为
权利要求
全文摘要
本发明提供一种针对雷达主瓣干扰的极化抑制处理方法。技术方案包括五个处理步骤第一步，建立关于雷达天线极化特性的函数库；第二步，干扰和目标混合信号的预处理；第三步，干扰和目标混合信号的正交极化分解处理；第四步，干扰和目标混合信号的极化滤波矢量估计；第五步，干扰和目标混合信号的空域多凹口极化滤波。本发明利用最小二乘算法对干扰和目标混合信号的电压矩阵进行处理，实现了对干扰和目标混合信号的正交极化分解与估计；在不能精确获知俯仰角的情况下，利用空域多凹口虚拟极化滤波器抑制干扰信号。本发明对硬件系统无额外要求，易于实现，工程适用性强。
文档编号G01S7/36GK102495394SQ20111040019
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者代大海, 常宇亮, 戴幻尧, 李棉全, 李永祯, 王雪松, 董健 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学