一种消除雷达多径干扰的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达抗干扰领域，具体的说是一种消除雷达多径干扰的方法。本发明 用于消除天波超视距雷达中的多径干扰。
【背景技术】
[0002] 自适应旁瓣相消作为自适应阵列信号处理理论在雷达抗干扰领域中的一种具体 应用，从上世纪60年代以来，它受到各国越来越多工程技术人员的重视。
[0003] 自适应旁瓣相消技术作为雷达信号处理中一个重要的组成部分，是对消从天线旁 瓣进入的有源干扰信号的有效方法，其实现是利用若干个辅助天线，与主天线同时接收干 扰信号，对辅助天线作适当加权求和处理，得到与主天线接收到的干扰信号特性相一致的 干扰信号样本，将其与主天线干扰信号对消，从而抑制从旁瓣进入雷达的干扰信号。通常N 个辅助天线最多可以对消N个从空间不同方向入射的干扰。
[0004] 这里我们定义，从干扰源发出的干扰信号直接被雷达天线所接收的为直达干扰， 而经过建筑物等反射再被雷达接收的为多径干扰，图2为其示意图。需要说明的是，直达干 扰和多径干扰在脉冲距离单元位置以及强度上有所不同，即多径干扰相对直达干扰有一个 时延。
[0005] 辅助天线通常为低增益的全向天线，多径干扰本身又比直达干扰弱的多，所以辅 助天线接收到的大部分为直达干扰。但是，雷达主天线主瓣增益很大，当很弱的多径干扰从 主天线主瓣方向进入也会变得很大，与直达干扰相比不容忽视。另外，在雷达扫描过程中， 多径干扰并不是一直存在，只存在于某些特定方向上，且由于主天线主瓣的方向选择特性， 即其波束宽度很窄，接收到的多径干扰条数多为一条或两条。
[0006] 在一定性能准则下，即自适应代价函数，通过对辅助天线输出进行加权，然后和主 天线输出进行相减可以达到抑制旁瓣干扰的目的。
[0007] 对于自适应旁瓣相消技术，人们也有很多讨论，常规方法消除多径干扰是通过在 辅助通道中增加延迟节，增大自适应处理的自由度，从而提高对多径干扰的抑制能力。由于 前提我们并不知道多径干扰相对直达干扰的延迟有多大，所以实际系统中我们要加很多个 延迟节，在只有一条多径干扰的条件下，计算的复杂度明显增加，这是常规方法的一个显著 缺点。
【发明内容】
[0008] 针对上述缺点，本发明的目的在于提出一种消除雷达多径干扰的方法，能够有效 消除天波超视距雷达的多径干扰。
[0009] 本发明在现有自适应旁瓣相消技术基础上，通过对主辅天线中的干扰信号求相关 函数的方法得到多径干扰相对直达干扰的延迟，然后利用延迟节对辅助天线直达干扰信号 进行延迟，就得到另一个虚拟的辅助天线干扰输入。最后根据均方误差最小准则（MMSE)，得 到辅助天线的权值，使加权处理后的主辅通道对消输出功率最小。
[0010] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0011] -种消除雷达多径干扰的方法，所述雷达具有辅助天线和主天线，包括以下步 骤：
[0012] 步骤1，对辅助天线接收到的目标回波信号进行混频和等间隔采样，得到第一信号 向量ZpZf[ZpZ；^，…，zM]T;其中，Zi，z2，…，zM为等间隔采样的采样值，M为等间隔采 样后的数据长度；
[0013] 步骤2,从所述Zl，z2，…，z M中选取N个采样值，得到第一采样信号向量Xp X1 = [叉1，&，...，％]1;其中父1为狀1的矩阵，叉 1，&，...，％^^个采样值，^^1;
[0014] 步骤3,对主天线接收到的目标回波信号进行混频和等间隔采样，得到第二信号向 量Y，Y=[yi，y2，…，yM]T;其中，yi，y2，…，yM为等间隔采样的采样值，M为等间隔采样后 的数据长度；
[0015] 步骤4,从所述yp y2，…，yM中选取N个采样值，得到第二采样信号向量D，D = [(11，(12，...，(1」1;其中0为狀1的矩阵，(1 1，(12，...，(11^^个采样值，^^1;
[0016]步骤5,确定距离单元的延迟个数t，对所述第一信号向量Zi延迟t个距离单元 得到第三信号向量Z2，Z2= [z1+t，z2+t，…，zm+t]t;
[0017] 步骤6,令联合矩阵Z= %Z2]T，并确定所述联合矩阵Z的最优权矢量Wopt;
[0018] 步骤7,将所述主天线接收到的目标回波信号与所述辅助天线接收到的目标回波 信号进行对消，得到输出信号S，S=YT-WoptHZ。
[0019] 本发明的特点和进一步的改进为：
[0020] (1)步骤2具体为：
[0021] 从所述Zl，z2，…，zM中选取幅值较大的前N个采样值，得到第一采样信号向量Xp
[0022] (2)步骤4具体为：
[0023] 从所述yi，y2，…，y M中选取幅值较大的前N个采样值，得到第二采样信号向量D。
[0024] (3)从所述Zl，z2，…，z M中选取N个采样值所处的N个距离单元与从所述yi， y2，…，y M中选取N个采样值所处的N个距离单元相同。
[0025] (4)步骤5具体包括如下子步骤：
[0026](5a)对所述第二采样信号向量D延迟m个距离单元得到延迟后的第三采样信号向 量Dm，
[0027] Dm= [d1+m,d2+m, ???, dN+m]T, m = 1,2, ???；
[0028] 其中，m为雷达主天线采样点的延迟距离单元个数；
[0029] (5b)对所述第三采样信号向量Dm和所述第一采样信号向量Xi求互相关函数 伞（m)，
[0031] 其中，[]H表示矩阵或向量的共轭转置；
[0032] (5c)对所述互相关函数巾（m)求模值，确定互相关函数巾（m)的模值最大点对应 的m值作为距离单元的延迟个数t;
[0033] (5d)对所述第一信号向量Zi延迟t个距离单元得到第三信号向量22以2= [z1+T， Z2+ T , ，ZM+ I ] °
[0034] (5)步骤6具体包括如下子步骤：
[0035] (6a)令联合矩阵 Z = % Z2]t;
[0036] (6b)将从所述第一信号向量2:中选取的N个采样值组成的第一采样信号向量X : 延迟T个距离单元，作为延迟后的第四采样信号向量x2，x2= [x1+t，x2+t，…，Xn+t]T;
[0037] (6c)令矩阵X= % X2]T，求解矩阵X的自相关矩阵R和互相关矩阵P;
[0038] (6d)根据最小均方误差准则，求取联合矩阵Z的最优权矢量Wopt，Wopt = tP。
[0039] 本发明与现有技术相比具有以下优点：（1)本发明考虑了多径干扰对干扰对消性 能的影响；（2)本发明在求权矢量的同时考虑了直达干扰和多径干扰，干扰对消性能更好； (3)本发明利用相关函数求延迟值的方法是自适应的。
【附图说明】
[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0041] 图1是本发明实施例提供的流程不意图；
[0042] 图2是直达干扰和多径干扰的模型示意图；
[0043] 图3是本发明实施例提供的几何|旲型不意图；
[0044] 图4是根据实测数据选取部分距离单元，主天线接收到的直达干扰与多径干扰和 辅助天线接收到的多径干扰示意图（幅度已除以5,方便对比）；
[0045] 图5是使用本发明方法与现有常规方法根据实测数据得到干扰对消结果示意图 (一个脉冲的部分距离单元）；
[0046] 图6是使用本发明方法与常规方法多个方位干扰平均功率输出结果示意图。
【具体实施方式】
[0047] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0048] 参照图1，本发明具体实施步骤如下：
[0049] 步骤1，对辅助天线接收到的目标回波信号进行混频和等间隔采样，得到第一信号 向里 ZjjZj - [z i，z2，...，zM]〇
[0050] 此处，假设辅助天线的个数为一个。一般的，辅助天线接收到的目标回波信号为干 扰信号。
[0051] 其中，Zl，z2，…，zM为等间隔采样的采样值，M为等间隔采样后的数据长度，即一 个脉冲的M个距离单元。
[0052] 步骤2,从所述Zl，z2，…，z M中选取N个采样值，得到第一采样信号向量Xp X1 =
[Xj，x2，...，xN] 〇
[0053] 其中XiSNXl的矩阵，Xl，x2，…， Xl^jN个采样值，N彡M。需要补充的是从向 量2:中选取的N个采样值为强干扰点的采样值，即将向量2:中的各个元素按照大小进行排 序，获取前N个采样值作为强干扰点的采样值。
[0054] 步骤3,对主天线接收到的目标回波信号进行混频和等间隔采样，得到第二信号向 量 Y，Y = [y" y2，…，yM]T。
[0055] 其中，yi，y2，…，y M为等间隔采样的采样值，M为等间隔采样后的数据长度。
[0056] 步骤4,从所述yp y2，…，选取N个采样值，得到第二采样信号向量D，D = [di，d2，...，dN] 〇
[0057] 其中D为NX1的矩阵，(^，七，…，d^N个采样值，NSM。
[0058