一种在轨星体地下探测雷达杂波抑制方法与流程

文档序号:13659427阅读:170来源:国知局

本发明涉及一种雷达杂波抑制方法,特别是一种在轨星体地下探测雷达杂波抑制方法。



背景技术:

随着我国深空探测任务的不断深入,对于星体表层结构的探测需求日益提高。星体次表层探测雷达工作在hf波段,具有很强的穿透能力,可以穿透到干燥的次表层,揭示次表层结构特征,因此该技术也逐渐应用到对星体和其他星球的探测中。但是hf波段雷达一般采用单极子与偶极子天线,天线波束比较宽,会同时接收到星下点、非星下点表面回波和次表面回波,而且电磁波在地下色散介质中传播时候会发生衰减,使得雷达接收到的次表面回波很微弱,容易被淹没于表面回波,造成次表面成像困难,因此必须考虑雷达杂波抑制的问题。

目前采用的双天线比例相减雷达杂波抑制方法,该方法原理简单而且在地形已知的情况下可以获得较好的抑制效果。但是该方法需要计算对应地面场景每一个角度下的天线增益,计算量大;且该方法对信噪比要求较高。



技术实现要素:

本发明目的在于提供一种在轨星体地下探测雷达杂波抑制方法,解决以往方法双天线比例相减雷达杂波抑制技术中计算量大、对信噪比要求高的问题。

一种在轨星体地下探测雷达杂波抑制方法的具体步骤为:

第一步搭建雷达杂波抑制系统

雷达杂波抑制系统,包括:偶极子天线接收通道模块、单极子天线接收通道模块、输入信号模块、参考信号输入模块、自适应滤波器模块、误差确定模块和双天线雷达杂波抑制输出模块。

偶极子天线接收通道模块的功能为:完成星下点、非星下点星体表面与次表面回波的接收。

单极子天线接收通道模块的功能为:完成星下点星体表面与次表面回波的接收。

输入信号模块的功能为:完成自适应滤波器主通道信号的读入。

参考信号输入模块的功能为:完成自适应滤波参考道信号的读入。

自适应滤波器模块的功能为:根据输入信号的统计特性变化,自适应调节自身的滤波器参数,满足最小二乘准则要求。

误差确定模块的功能为:确定误差信号以及误差矢量内积,控制自适应滤波器模块的迭代次数与最终误差信号的输出。

双天线雷达杂波抑制输出模块的功能为:读取误差确定模块最终输出的误差信号。

偶极子天线接收通道模块的输出作为参考信号输入模块的输入;参考信号输入模块的输出作为误差确定模块的和通道输入;单极子接收通道模块的输出作为输入信号模块的输入;输入信号模块的输出作为自适应滤波器模块的输入;自适应滤波器模块的输出作为误差确定模块的差通道输入。误差确定模块的误差矢量内积输出作为自适应滤波器模块的迭代控制输入,误差确定模块的误差信号输出最为双天线雷达杂波抑制输出模块的输入。

第二步偶极子天线接收通道模块完成星下点、非星下点星体表面与次表面回波的接收

利用偶极子天线波束覆盖星下点与非星下点探测区域的特点,偶极子天线接收通道模块实现对星下点、非星下点星体表面与次表面回波的接收。

第三步单极子接收通道模块完成星下点星体表面与次表面回波的接收

利用单极子天线波束在星下点增益很小的特点,单极子天线接收通道模块实现对非星下点星体表面与次表面回波的接收。

第四步输入信号模块完成自适应滤波器主通道信号的读入

输入信号模块读取单极子天线接收通道模块的输出信号,进行预处理后输出作为自适应滤波器模块的输入信号。

第五步参考信号输入模块完成自适应滤波参考道信号的读入

参考信号输入模块读取偶极子天线接收通道模块的输出信号,进行预处理后输出作为自适应滤波器模块的参考信号。

第六步自适应滤波器模块调节滤波器参数

自适应滤波器模块根据误差确定模块输入信号的统计特性变化与所选的自适应滤波器模型,调节滤波器的权值,输出最新的滤波信号。

第七步误差确定模块计算误差矢量的内积

误差确定模块计算参考信号与自适应滤波器模块滤波输出信号的误差,得到误差矢量,进而计算出误差信号的内积,当内积满足最小二乘准则,则控制自适应滤波器模块停止迭代。

输入信号

自适应滤波器权值

自适应滤波器模块输出信号:

参考信号

误差信号

其中,分别为输入信号的第1,第2与第个信号的采样信号值。

分别为参考信号的第1,第2与第个信号的采样信号值。

分别为误差信号的第1,第2与第个信号的采样信号值。

分别为误差信号的第1,第2与第个滤波器权值。

误差信号内积

的转置函数,为误差信号的第个采样值,为序列号。

第八步双天线雷达杂波抑制输出模块读取误差确定模块的输出误差信号

当自适应滤波器模块停止迭代,双天线雷达杂波抑制输出模块读取误差确定模块输出的误差信号,作为雷达杂波抑制后的星体次表层探测信号。

至此,完成了在轨星体地下探测雷达杂波抑制。

本发明基于星体次表层探测雷达双天线探测结构,利用偶极子与单极子天线接收到的非星下点区域回波具有很强的相关性特点,采用自适应滤波算法,实现对非星下点雷达杂波的抑制。该方法能在输入信号统计特性未知时,能够自适调节滤波器参数,实现最优滤波。实验证明在信噪比较小情况下,不需要大的计算量,就能实现很好的滤波效果,完成雷达杂波抑制。

附图说明

图1一种在轨星体地下雷达杂波抑制示结构意图。

1.单极子天线接收通道模块2.偶极子天线接收通道模块3.输入信号模块4.参考信号输入模块5.自适应滤波器模块6.误差确定模块7.双天线雷达杂波抑制输出模块。

具体实施方式

一种在轨星体地下探测雷达杂波抑制方法的具体步骤为:

第一步搭建雷达杂波抑制系统

雷达杂波抑制系统,包括:偶极子天线接收通道模块2、单极子天线接收通道模块1、输入信号模块3、参考信号输入模块4、自适应滤波器模块5、误差确定模块6和双天线雷达杂波抑制输出模块7。

偶极子天线接收通道模块2的功能为:完成星下点、非星下点星体表面与次表面回波的接收。

单极子天线接收通道模块1的功能为:完成星下点星体表面与次表面回波的接收。

输入信号模块3的功能为:完成自适应滤波器主通道信号的读入。

参考信号输入模块4的功能为:完成自适应滤波参考道信号的读入。

自适应滤波器模块5的功能为:根据输入信号的统计特性变化,自适应调节自身的滤波器参数,满足最小二乘准则要求。

误差确定模块6的功能为:确定误差信号以及误差矢量内积,控制自适应滤波器模块5的迭代次数与最终误差信号的输出。

双天线雷达杂波抑制输出模块7的功能为:读取误差确定模块6最终输出的误差信号。

偶极子天线接收通道模块2的输出作为参考信号输入模块4的输入;参考信号输入模块4的输出作为误差确定模块6的和通道输入;单极子接收通道模块的输出作为输入信号模块3的输入;输入信号模块3的输出作为自适应滤波器模块5的输入;自适应滤波器模块5的输出作为误差确定模块6的差通道输入。误差确定模块6的误差矢量内积输出作为自适应滤波器模块5的迭代控制输入,误差确定模块6的误差信号输出最为双天线雷达杂波抑制输出模块7的输入。

第二步偶极子天线接收通道模块2完成星下点、非星下点星体表面与次表面回波的接收

利用偶极子天线波束覆盖星下点与非星下点探测区域的特点,偶极子天线接收通道模块2实现对星下点、非星下点星体表面与次表面回波的接收。

第三步单极子接收通道模块完成星下点星体表面与次表面回波的接收

利用单极子天线波束在星下点增益很小的特点,单极子天线接收通道模块1实现对非星下点星体表面与次表面回波的接收。

第四步输入信号模块3完成自适应滤波器主通道信号的读入

输入信号模块3读取单极子天线接收通道模块1的输出信号,进行预处理后输出作为自适应滤波器模块5的输入信号。

第五步参考信号输入模块4完成自适应滤波参考道信号的读入

参考信号输入模块4读取偶极子天线接收通道模块2的输出信号,进行预处理后输出作为自适应滤波器模块5的参考信号。

第六步自适应滤波器模块5调节滤波器参数

自适应滤波器模块5根据误差确定模块6输入信号的统计特性变化与所选的自适应滤波器模型,调节滤波器的权值,输出最新的滤波信号。

第七步误差确定模块6计算误差矢量的内积

误差确定模块6计算参考信号与自适应滤波器模块5滤波输出信号的误差,得到误差矢量,进而计算出误差信号的内积,当内积满足最小二乘准则,则控制自适应滤波器模块5停止迭代。

输入信号

自适应滤波器权值

自适应滤波器模块5输出信号:

参考信号

误差信号

其中,分别为输入信号的第1,第2与第个信号的采样信号值。

分别为参考信号的第1,第2与第个信号的采样信号值。

分别为误差信号的第1,第2与第个信号的采样信号值。

分别为误差信号的第1,第2与第个滤波器权值。

误差信号内积

的转置函数,为误差信号的第个采样值,为序列号。

第八步双天线雷达杂波抑制输出模块7读取误差确定模块6的输出误差信号

当自适应滤波器模块5停止迭代,双天线雷达杂波抑制输出模块7读取误差确定模块6输出的误差信号,作为雷达杂波抑制后的星体次表层探测信号。

至此,完成了在轨星体地下探测雷达杂波抑制。

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