子阵FDA-MIMO雷达自适应稳健抗干扰方法及装置

本发明涉及信号处理，尤其涉及一种子阵fda-mimo雷达自适应稳健抗干扰方法及装置。

背景技术：

1、西安电子科技大学在其授权的专利文献“fda-mimo雷达抑制主瓣欺骗式干扰的方法”(专利授权号：zl201710739763.1)中提出了一种频率分集阵(fda，frequency diversearray)多输入多输出(mimo，multiple input multiple output)雷达抑制主瓣欺骗式干扰的方法，该发明利用自适应波束形成方法抑制主瓣欺骗式干扰。

2、徐峰等人在其发表的论文“相控阵mimo雷达抗干扰波束形成算法”中提出了一种低副瓣抗干扰的相控阵mimo雷达方向图设计方法。发射阵列采用子阵级处理，不同的子阵保持波形正交性，子阵内部发射相干波形，通过调整相位形成确定指向并且在指定位置形成零陷，最终形成的mimo方向图兼顾低副瓣与抗旁瓣干扰需求。

3、现有技术中，发射阵列采用子阵级处理的相控阵mimo雷达可以通过调整相位形成确定指向并且在指定位置形成零陷，最终形成的mimo方向图兼顾低副瓣与抗旁瓣干扰需求。但是无法区分与抑制来自于雷达主瓣方向的主瓣式欺骗干扰信号主瓣。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种子阵fda-mimo雷达自适应稳健抗干扰方法及装置，解决了现有技术中无法区分与抑制来自于雷达主瓣方向的主瓣式欺骗干扰信号主瓣的问题，实现在发射空间频率域内分辨转发的主瓣欺骗式干扰的能力，提高mimo雷达在复杂电磁环境中的环境感知能力和信号处理性能。

2、第一方面，本发明提供了一种子阵fda-mimo雷达自适应稳健抗干扰方法，该方法包括：

3、构建等效线阵，并获得各个阵元的发射信号和等效接收信号；

4、将多个所述等效接收信号转换为三维回波数据集，对所述三维回波数据集进行距离补偿，得到补偿后的三维回波数据集，对所述补偿后的三维回波数据集进行筛选，得到筛选后的三维回波数据集；

5、计算所述筛选后的三维回波数据集对应的第一协方差矩阵集合，并确定在多个距离门内的第二协方差矩阵集合；

6、计算所述第二协方差矩阵集合对应的特征值矩阵，并利用检测门限对所述第二协方差矩阵集合进行筛选，得到第三协方差矩阵；

7、获取所述第三协方差矩阵对应的补偿后的三维回波数据集，计算该数据对应的非一致样本协方差矩阵，并去除所述非一致样本协方差矩阵中的目标协方差矩阵，得到干扰协方差矩阵；

8、利用所述干扰协方差矩阵，计算得到权矢量；

9、利用所述权矢量对接收信号进行干扰去除，抗干扰后的接收信号。

10、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述构建等效线阵，并获得各个阵元的发射信号和等效接收信号，包括：

11、获取所述等效线阵中的m个发射阵元和n个接收阵元，并将所述m个发射阵元划分为k个子阵；其中，各个所述阵元之间的间隔为

12、设定各个子阵的所述发射信号，并计算与所述发射信号对应的复包络信号；其中，所述发射信号是一个载频不同的由p个自脉冲组成的相位编码脉冲；

13、确定各个子阵之间的中心间距，并利用所述中心间距计算所述n个接收阵元中各个阵元的接收信号；

14、将各个阵元作为独立的接收阵元，对所述接收信号进行多通道匹配滤波，得到各个所述阵元对应的多通道滤波后的信号，得到所述阵元对应的所述等效接收信号。

15、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述接收信号进行匹配滤波，得到各个所述阵元对应的多个滤波后的信号，包括：

16、各个接收通道对所述接收信号进行混频，得到混频后的信号；

17、对所述混频后的信号进行adc采样，得到采样后的信号；

18、然后对所述采样后的信号进行脉间初相补偿与数字混频，得到补偿的信号；

19、对所述补偿后的信号进行匹配滤波，得到各个所述阵元对应的多通道匹配滤波后的信号。

20、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述三维回波数据集进行距离补偿，得到补偿后的三维回波数据集，包括：

21、构造发射端频域补偿量，并确定与所述补偿量相关的空间域补偿矢量；

22、利用所述空间域补偿矢量对所述三维回波数据集进行补偿，得到补偿后的三维回波数据集。

23、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述对所述补偿后的三维回波数据集进行筛选，得到筛选后的三维回波数据集，包括：

24、构造每个距离门对应的构造协方差矩阵，并利用所述构造协方差矩阵计算每个距离门对应的回波能量；

25、判断所述回波能量与所述检测门限的大小，将所述回波能量小于所述检测门限的三维回波数据进行删除，得到筛选后的三维回波数据集。

26、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述计算该数据对应的非一致样本协方差矩阵，并去除所述非一致样本协方差矩阵中的目标协方差矩阵，得到干扰协方差矩阵，包括：

27、将区域内每个接收空间频率对应的导向矢量投影至信号子空间，得到估计导向矢量；其中，所述信号子空间的投影矩阵构造为ps＝(vvh)vhv，其中，v表示与每个大特征值对应的特征向量的集合；

28、利用所述估计导向矢量，得到目标导向矢量；其中，所述目标导向矢量为所述估计导向矢量中相关系数最大的估计导向矢量；

29、利用所述目标导向矢量，得到目标特征值，并利用所述目标特征值得到目标协方差矩阵；

30、利用所述目标协方差矩阵和所述非一致样本协方差矩阵，得到所述干扰协方差矩阵。

31、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述利用所述目标协方差矩阵和所述非一致样本协方差矩阵，得到所述干扰协方差矩阵，包括：

32、利用所述非一致样本协方差矩阵与所述目标协方差矩阵的差值，得到仅包含干扰协方差矩阵；

33、将所述仅包含干扰协方差矩阵进行噪声添加，得到干扰加噪声协方差矩阵。

34、第二方面，本发明提供了一种子阵fda-mimo雷达自适应稳健抗干扰装置，该装置包括：

35、初始化模块，用于构建等效线阵，并获得各个阵元的发射信号和等效接收信号；

36、回波数据获取模块，用于将多个所述等效接收信号转换为三维回波数据集，对所述三维回波数据集进行距离补偿，得到补偿后的三维回波数据集，对所述补偿后的三维回波数据集进行筛选，得到筛选后的三维回波数据集；

37、第二协方差矩阵集合获取模块，用于计算所述筛选后的三维回波数据集对应的第一协方差矩阵集合，并确定在多个距离门内的第二协方差矩阵集合；

38、第三协方差矩阵获取模块，用于计算所述第二协方差矩阵集合对应的特征值矩阵，并利用检测门限对所述第二协方差矩阵集合进行筛选，得到第三协方差矩阵；

39、干扰协方差矩阵获取模块，用于获取所述第三协方差矩阵对应的补偿后的三维回波数据集，计算该数据对应的非一致样本协方差矩阵，并去除所述非一致样本协方差矩阵中的目标协方差矩阵，得到干扰协方差矩阵；

40、权矢量获取模块，用于利用所述干扰协方差矩阵，计算得到权矢量；

41、接收信号处理模块，用于利用所述权矢量对接收信号进行干扰去除，抗干扰后的接收信号。

42、第三方面，本发明提供了一种子阵fda-mimo雷达自适应稳健抗干扰服务器，该服务器包括存储器和处理器；

43、所述存储器用于储存计算机可执行指令；

44、所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，以实现子阵fda-mimo雷达自适应稳健抗干扰方法。

45、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有可执行指令，计算机执行所述可执行指令时能够实现子阵fda-mimo雷达自适应稳健抗干扰方法。

46、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

47、(1)本发明通过采用了采用载频具有频率步进量的多相码信号，使得方向图具有距离-角度二维分辨能力，从而能够从距离维区分并抑制主瓣欺骗式干扰；

48、(2)本发明在fda-mimo雷达基础上，进行子阵的划分，并保证每个子阵发射信号间的正交性，从而在面对转发式欺骗式干扰时，依然能够有效区分真实目标和假目标；

49、(3)本发明在划分子阵的fda-mimo雷达基础上，在非一致样本的协方差矩阵中进行目标协方差矩阵的删除，从而在能够有效抑制干扰的同时保证主瓣聚焦于目标空间频率处。