一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于相干转发式干扰抑制技术领域，特别涉及一种机载雷达相干转发式干 扰抑制方法，本发明针对干扰机需截获雷达发射信号才能对雷达发射转发式干扰这一特 性，通过优化发射方向图，在干扰侦察方向形成零陷，降低了发射信号被截获的概率，能够 有效地减少雷达被干扰的可能性。
【背景技术】
[0002] 机载雷达的可视范围比地面雷达要大，在远程空中预警方面发挥着重要作用。其 在下视工作时，由于受到地面杂波的影响，雷达的目标检测性能下降。空时自适应处理 (spacetimeadaptiveprocessing，STAP)利用空域与时域二维自由度，可以实现杂波的 有效抑制。但在现代战争中，机载雷达面临日益复杂的电磁环境，其不仅受到杂波的影响， 同时也会受到多种形式的干扰影响。STAP是一种空时二维的滤波器，可以有效抑制压制式 干扰，但是对于相干转发式干扰的抑制性能较弱。相干转发式干扰是由干扰机产生的具有 随机距离和多普勒频率的与目标形式类似的信号，其会导致雷达在接收端产生大量虚假目 标，影响雷达对真实目标的检测、跟踪性能。
[0003] 对于机载雷达转发式干扰这个问题，传统的方法包括样本剔除、点迹识别等。样本 剔除法就是通过非均匀检测器对回波样本中包含有转发式干扰的距离单元进行检测并加 以剔除，但是当转发式干扰数目较多时，该方法将剔除大量距离单元，使得用于STAP的训 练样本数减少，导致STAP算法的收敛性能变差。点迹识别法就是通过雷达多圈扫描数据得 到的航迹图区分真实目标与转发式干扰，但是该方法大大增加了数据处理时航迹关联的复 杂性。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提出一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，本发明基于现代 雷达信号的认知发射、认知接收处理，提出了一种自适应发射方法来对抗转发式干扰，以降 低雷达在干扰方向的天线辐射功率，从而降低发射信号波形被干扰机侦收设备截获的概 率。
[0005] 实现本发明目的技术关键是，通过雷达发射的高重频脉冲串对转发式干扰进行检 测与参数估计，由于脉冲重频较高，杂波只占据部分多普勒区间。其它无杂波的区间称为 清晰区，清晰区中的数据只包含目标（主瓣目标、旁瓣目标）、干扰和噪声分量，无需杂波抑 制，转发式干扰的检测与参数估计也就相对容易。
[0006] 为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0007] -种机载雷达相干转发式干扰抑制方法包括以下步骤：
[0008] 步骤1，利用机载雷达发射脉冲信号，利用机载雷达的接收阵列对回波数据进行接 收，对回波数据在脉冲维作傅里叶变换，得到多普勒域回波数据；机载雷达发射信号时的脉 冲重复频率f；大于4v/A，A表示机载雷达发射信号的载波波长，V表示载机速度；
[0009] 步骤2,将第1个距离单元的多普勒域回波数据I在阵元域进行合成，得出第1个 距离单元的和通道数据Zp1 = 1，…，L，L为机载雷达的距离单元数；将L个距离单元的和 通道数据组合成和通道数据矩阵Z;
[0010] 步骤3,多普勒域回波数据的归一化区间为[-1/2 1/2]，在归一化区间[-1/2 1/2]中，清晰区为[-1/2 _2v/Af；)U(2v/Af； 1/2];根据归一化多普勒频率-1/2对应的 多普勒通道序号、以及归一化多普勒频率1/2对应的多普勒通道序号，得出清晰区对应的 多普勒通道序号；
[0011] 根据清晰区对应的多普勒通道序号，在和通道数据矩阵Z中取出清晰区对应的数 据；对和通道数据矩阵Z中清晰区对应的数据做序贯恒虚警检测，设和通道数据矩阵Z中清 晰区对应的数据中通过序贯恒虚警检测的元素的个数为Q;在所有距离单元的多普勒域回 波数据中，选取出与所述Q个通过序贯恒虚警检测的元素的距离多普勒二维坐标对应的数 据分量，将选取出的数据分量组合成矩阵f;
[0012] 步骤4,如果矩阵f的对应数据分量与机载雷达主波束的空域导向矢量S(l的相关 余弦大于或等于设定的第一门限值y，则将矩阵f的对应数据分量丢弃；否则，将矩阵f 的对应数据分量保留；将矩阵f保留的数据分量组合成矩阵f;
[0013] 步骤5,得出矩阵Y中每个数据分量对应的空间频率；
[0014] 步骤6，确定矩阵Y对应的多普勒频率区间，将矩阵Y对应的多普勒频率区间等 分成K个子频率区间，K为机载雷达的多普勒单元数；确定矩阵f中每个数据分量对应的空 间频率所位于的子频率区间，统计每个子频率区间对应的矩阵f的数据分量个数；如果对 应子频率区间对应的矩阵Y的数据分量个数大于设定的第二门限值Nq，则认为对应子频率 区间对应的矩阵Y的数据分量为旁瓣干扰信号；否则，认为对应子频率区间对应的矩阵Y的数据分量为旁瓣目标信号；
[0015] 步骤7,在旁瓣干扰信号对应的每个子频率区间内，提取各个数据分量 对应的空间频率；将提取出的空间频率的个数表示为P，将提取出的第P个归一 化多普勒频率表示为WL，p= 1，2. . .P;得出旁瓣干扰的空域导向矢量&，
【主权项】
1. 一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，利用机载雷达发射脉冲信号，利用机载雷达的接收阵列对回波数据进行接收， 对回波数据在脉冲维作傅里叶变换，得到多普勒域回波数据；机载雷达发射信号时的脉冲 重复频率f；大于4ν/ λ，λ表示机载雷达发射信号的载波波长，V表示载机速度； 步骤2,将第1个距离单元的多普勒域回波数据Y1在阵元域进行合成，得出第1个距离 单元的和通道数据Z1, 1 = 1，…，L，L为机载雷达的距离单元数；将L个距离单元的和通道 数据组合成和通道数据矩阵Z ; 步骤3,在归一化区间[-1/2 1/2]中，清晰区为[-1/2 -2ν/λ?；) U (2ν/λ?； 1/2];根 据归一化多普勒频率-1/2对应的多普勒通道序号、以及归一化多普勒频率1/2对应的多普 勒通道序号，得出清晰区对应的多普勒通道序号； 根据清晰区对应的多普勒通道序号，在和通道数据矩阵Z中取出清晰区对应的数据； 对和通道数据矩阵Z中清晰区对应的数据做序贯恒虚警检测，设和通道数据矩阵Z中清晰 区对应的数据中通过序贯恒虚警检测的元素的个数为Q ;在所有距离单元的多普勒域回波 数据中，选取出与所述Q个通过序贯恒虚警检测的元素的距离多普勒二维坐标对应的数据 分量，将选取出的数据分量组合成矩阵? ; 步骤4,如果矩阵?的对应数据分量与机载雷达主波束的空域导向矢量Stl的相关余弦 大于或等于设定的第一门限值γ，则将矩阵?的对应数据分量丢弃；否则，将矩阵?的对 应数据分量保留；将矩阵?保留的数据分量组合成矩阵Y ; 步骤5,得出矩阵?中每个数据分量对应的空间频率； 步骤6,确定矩阵?对应的多普勒频率区间，将矩阵Y对应的多普勒频率区间等分成K 个子频率区间，K为机载雷达的多普勒单元数；确定矩阵?中每个数据分量对应的空间频 率所位于的子频率区间，统计每个子频率区间对应的矩阵?的数据分量个数；如果对应子 频率区间对应的矩阵?的数据分量个数大于设定的第二门限值Ν,，则认为对应子频率区间 对应的矩阵?的数据分量为旁瓣干扰信号；否则，认为对应子频率区间对应的矩阵?的数 据分量为旁瓣目标信号； 步骤7,在旁瓣干扰信号对应的每个子频率区间内，提取各个数据分量对 应的空间频率；将提取出的空间频率的个数表示为Ρ，将提取出的第ρ个归一 化多普勒频率表示为W ^，ρ = 1，2... P ;得出旁瓣干扰的空域导向矢量^，
!表示提取出的第P个归一化 多普勒频率对应的干扰的空域导向矢量； 步骤8,以机载雷达期望在主波束方向增益最大，同时在干扰机方向的增益最小为基准 建立关于权值矢量w的优化问题；求解所述优化问题，得出权值矢量w ;利用求解得出的权 值矢量w对机载雷达发射波束赋形。
2. 如权利要求1所述的一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，在步骤2 中，所述和通道数据矩阵Z为： Z = [Z1, Z2,, Zj 和通道数据矩阵Z是大小为KXL的矩阵，和通道数据矩阵Z中第k行第1列元素 Z(k, 1)为
，其中，k = 1, "·，Κ，1 = 1,…山上标H表示矩阵的共轭转置， ytl为第1个距离单元第k个多普勒单元的数据矢量，s ^表示机载雷达主波束的空域导向 矢量。
3. 如权利要求1所述的一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，在步骤 4中，矩阵?的第i个数据分量与机载雷达主波束的空域导向矢量S tl的相关余弦n i 为：
兵甲，I I · I |2农不豕2范数，I · I表示取绝对值，上标H表示矩阵的共轭转置； 如果γ，则将矩阵Y的第i个数据分量丢弃；否则，将矩阵?的第i个数据 分量歹A保留。
4. 如权利要求1或3所述的一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，所述 设定的第一门限值γ为〇. 7。
5. 如权利要求1所述的一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，在步骤5 中，所述矩阵Y为：
其中，表示矩阵中第j个数据分量，_/ =1,···,0，0表示在矩阵?中保留的数 据分量的个数； 矩阵?中第j个数据分量对应的空间频率为：
其中，I · I表示取绝对值，上标H表示矩阵的共轭转置，max表示取最大值，S(Ws)为空 域搜索导向矢量，Ws代表空间频率变量。
6. 如权利要求1所述的一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，在步骤6 中，所述设定的第二门限值Nq为6。
7. 如权利要求1所述的一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，在步骤8 中，所述关于权值矢量w的优化问题为： max I wHs〇 12
其中，11 · 112表示求2范数，I · I表示取模值或绝对值，上标H表示矩阵的共轭转置， W表示待求解的权值矢量，W是N行的列向量，Stl为机载雷达发射信号时主波束对应的空域 导向矢量。
8.如利要求1所述的一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，其特征在于，在步骤8 中，所述关于权值矢量w的优化问题为： max I wHs〇 12
其中，11 · 112表示求2范数，I · I表示取模值或绝对值，上标H表示矩阵的共轭转置， W表示待求解的权值矢量，W是N行的列向量，Stl为机载雷达发射信号时主波束对应的空域 导向矢量，W n表示权值矢量w的第η个分量，ε为阵列对干扰方向增益的允许上限。
【专利摘要】本发明属于相干转发式干扰抑制技术领域，特别涉及一种机载雷达相干转发式干扰抑制方法，具体过程是：首先通过雷达发射的高重频脉冲串对转发式干扰进行检测与参数估计，再利用估计得到的干扰参数优化发射方向图，在干扰侦察方向形成零陷，降低了发射信号被截获的概率，从而达到在干扰机方向低截获的目的。这种对于转发式干扰的主动对抗，可以有效减轻接收端信号处理的负担。因此基于干扰抑制的自适应发射方法具有重要实际意义。
【IPC分类】G01S7-36
【公开号】CN104535972
【申请号】CN201510050854
【发明人】王彤, 李冬杨, 姜磊
【申请人】西安电子科技大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月30日