一种同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化方法

本发明涉及雷达信号处理，尤其是一种同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化方法。

背景技术：

1、间歇采样转发干扰(interrupted sampling repeater jamming,isrj)作为数字射频存储器衍生出的新型相参干扰样式，通过巧妙地对截获雷达信号进行分段转发，在雷达接收端脉压后形成与目标回波相似的密集假目标串，达到对干扰方实施压制和欺骗的双重效果。由于间歇采样转发干扰具有响应速度快、工程实现简单的特点，传统方法往往难以有效抑制。因此，针对间歇采样转发干扰的对抗技术成为当前抗干扰领域研究的热点问题。

2、在目前已有的抗间歇采样转发干扰方法中，大体可分为三个类别：第一类使用发射端波形设计方法，即通过设计雷达系统发射的稀疏多普勒特性波形或正交线性调频信号-相位编码波形，然后在接收端通过分段滤波实现对干扰信号的滤除；第二类使用接收端信号处理方法，即依据“识别-滤除”的思路，聚焦接收端设计，通过提取间歇采样转发干扰的回波信号特征(主要为时、频域特征)以实现对干扰信号的抑制；第三类综合前两类处理方法，采用非匹配滤波体制，针对雷达系统进行发射端-接收端的联合优化设计，由于该类方法自由度高、调整灵活，在抗间歇采样转发干扰上有着更为显著的抑制效果，同时减少了冗长的信号处理流程。但目前的发射端-接收端方法并未充分利用干扰机的极化域信息，同时在信干噪比中的“信”中缺乏对目标特性的考虑，导致该类方法在抗间歇采样转发干扰信号的抑制上不够充分。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化方法，以提升全极化雷达对间歇采样转发干扰信号的抑制性能。

2、本发明实施例提供了一种同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化方法，该方法包括：

3、获取波形优化所需的先验参数，构建干扰特性矩阵；

4、侦测目标方位角对应的目标脉冲响应矩阵，确定目标回波信号的目标脉冲响应矩阵；

5、根据所述目标回波信号的目标脉冲响应矩阵，计算初始滤波器组以及计算初始的信干噪比；

6、根据所述干扰特性矩阵，所述初始滤波器组以及所述初始的信干噪比，确定最优发射波形以及所述最优发射波形对应的若干个接收滤波器组。

7、可选地，所述获取波形优化所需的先验参数，构建干扰特性矩阵，包括：

8、获取干扰机的散射矩阵；

9、获取水平通道的干扰矢量和垂直通道的干扰矢量；

10、根据所述干扰机的散射矩阵以及所述水平通道的干扰矢量和垂直通道的干扰矢量构建干扰特性矩阵。

11、可选地，所述干扰机的散射矩阵的表达式为：

12、

13、其中，g代表所述干扰机的散射矩阵,hh、hv、vh、vv代表矩阵的行列数；

14、所述水平通道的干扰矢量和垂直通道的干扰矢量用于生成水平通道的干扰矩阵和垂直通道的干扰矩阵，其中，所述水平通道的干扰矩阵表达式为：

15、jh＝diag(jh)

16、所述垂直通道的干扰矩阵表达式为：

17、jv＝diag(jv)

18、式中，jh代表所述水平通道的干扰矢量，jv代表所述垂直通道的干扰矢量，jh代表所述生成的水平通道的干扰矩阵，jv代表所述生成的垂直通道的干扰矩阵。

19、可选地，所述干扰特性矩阵的表达式为：

20、

21、其中：

22、

23、

24、式中，

25、其中，代表所述干扰特性矩阵，j代表补零前的干扰特性矩阵，wj代表补零矩阵，i代表单位矩阵，o代表元素全为0的矩阵，m代表目标回波点数，n代表发射信号码长，c代表复数域。

26、可选地，所述侦测目标方位角对应的目标脉冲响应矩阵，确定目标回波信号的目标脉冲响应矩阵，所述目标回波信号的目标脉冲响应矩阵表达式为：

27、

28、其中，t(θ)代表所述目标回波信号的目标脉冲响应矩阵，代表所述目标方位角对应的目标脉冲响应矩阵，θ∈(0,2π]代表所述目标方位角，n代表所述目标回波信号的目标脉冲响应矩阵的项数，hh、hv、vh、vv代表矩阵的行列数，q代表单个目标脉冲响应矩阵的距离支撑长度，m代表目标回波点数，n代表发射信号码长。

29、可选地，所述计算初始滤波器组以及计算初始的信干噪比，其中，所述计算初始滤波器组这一步骤具体为：通过最小方差无失真滤波器法确定对应的若干个接收滤波器组，所述计算初始滤波器组的表达式为：

30、

31、所述计算初始的信干噪比的表达式为：

32、

33、其中，

34、式中，代表所述初始滤波器组，sinr(0)代表所述初始的信干噪比，s0代表根据波形特性确定的初始化发射波形，t(θi)代表目标回波信号的目标脉冲响应矩阵，s代表雷达发射信号，代表干扰回波的协方差矩阵，代表干扰特性矩阵，‖·‖代表求向量或矩阵的2-范数，(·)h代表共轭转置操作。

35、可选地，所述确定最优发射波形以及所述最优发射波形对应的若干个接收滤波器组，包括：

36、通过广义的丁克巴赫算法，确定若干步对应的发射波形；

37、通过最小方差无失真滤波器法，确定所述若干步对应的发射波形对应的若干个接收滤波器组；

38、重复迭代所述通过广义的丁克巴赫算法，确定若干步对应的发射波形以及所述通过最小方差无失真滤波器法，确定所述若干步对应的发射波形对应的若干个接收滤波器组，直至达到第一收敛条件，获得所述最优发射波形以及所述最优发射波形对应的若干个接收滤波器组。

39、可选地，所述通过广义的丁克巴赫算法，确定若干步对应的发射波形，包括：

40、初始化目标函数的分子部分和目标函数的分母部分，

41、其中，

42、式中，fi(s)代表目标函数的分子部分，gi(s)代表目标函数的分母部分，s代表雷达发射信号，re(·)代表取实部操作，(·)h代表共轭转置操作，wi代表接收滤波器，t(θi)代表目标回波信号的目标脉冲响应矩阵，代表加性高斯白噪声功率，s代表雷达发射信号；

43、根据所述初始化目标函数的分子部分和目标函数的分母部分，求解凸优化问题；

44、迭代所述求解凸优化问题的过程，直至达到第二收敛条件，确定若干步对应的发射波形。

45、可选地，所述通过最小方差无失真滤波器法，确定所述若干步对应的发射波形对应的若干个接收滤波器组的表达式为：

46、

47、

48、式中，代表若干步对应的发射波形对应的若干个接收滤波器组，s(m)代表所述若干步对应的发射波形，代表所述最优发射波形对应的若干个接收滤波器组，代表加性高斯白噪声功率，t(θi)代表目标回波信号的目标脉冲响应矩阵；

49、所述直至达到第一收敛条件这一步骤中，所述第一收敛条件的表达式为：

50、|sinr(m)-sinr(m-1)|<ζ

51、式中，ζ为预设的收敛精度，

52、

53、式中，sinr(m)代表信干噪比，s(m)代表所述若干步对应的发射波形，代表加性高斯白噪声功率，t(θi)代表目标回波信号的目标脉冲响应矩阵，(·)h代表共轭转置操作。

54、本发明实施例还提供了一种同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化装置，包括：

55、第一模块，用于获取波形优化所需的先验参数，构建干扰特性矩阵；

56、第二模块，用于侦测目标方位角对应的目标脉冲响应矩阵，确定目标回波信号的目标脉冲响应矩阵；

57、第三模块，用于根据所述目标回波信号的目标脉冲响应矩阵，计算初始滤波器组以及计算初始的信干噪比；

58、第四模块，用于根据所述干扰特性矩阵，所述初始滤波器组以及所述初始的信干噪比，确定最优发射波形以及所述最优发射波形对应的若干个接收滤波器组。

59、本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器以及存储器；存储器存储有程序；处理器执行程序以执行前述的同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化方法；该电子设备具有搭载并运行本发明实施例提供的业务数据处理的软件系统的功能，例如，个人计算机(personal computer，pc)、手机、智能手机、个人数字助手(personaldigital assistant，pda)、可穿戴设备、掌上电脑ppc(pocket pc)、平板电脑、车载终端等。

60、本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现前述的同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化方法。

61、本发明实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前述的同时全极化雷达的抗干扰的鲁棒性波形优化方法。

62、本发明的实施例对初始先验参数进行侦察和感知；根据先验参数构建干扰特性矩阵；根据波形特性确定初始发射波形；使用最小方差无失真滤波器确定初始接收滤波器组；基于初始发射波形和初始接收滤波器，通过迭代广义的丁克巴赫算法，对发射脉内波形进行有效求解；在此基础上，固定发射脉内波形，使用最小方差无失真滤波器对滤波器组进行有效求解；重复迭代过程直至达到预设收敛条件。本发明能够提升全极化雷达对间歇采样转发干扰信号的抑制性能。