一种相控阵雷达降维四通道抗主副瓣干扰的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种相控阵雷达降维四通道抗主副瓣干扰的 方法，可用于相控阵雷达抗主副瓣干扰，从而实现和差跟踪。
【背景技术】
[0002] 随着当今电磁环境的日益复杂化，干扰式样的多样化，各种有意或者无意的人为 的或是自然的电磁干扰导致阵列系统受到临时的或者是可逆性的影响和破坏，增加了信号 处理的复杂度和困难性。面对存在天线波束主体而不是旁瓣部分的干扰，常用的典型ADBF 会恶化天线主波束形成，并造成谱峰偏移，旁瓣电平上升的后果，严重影响目标信号的测向 性能和角度跟踪的精度。同样的，主瓣内外均存在干扰时，自适应单脉冲技术在主波束的内 外均会形成凹口，也会使方向图严重变形，目标的估计会产生较大误差。因此，能够很好的 协调调零抗干扰性能与波束保形测角性能是很重要的。
[0003] 针对上面的问题，已经有很多算法被提出。李荣峰，王永良等发表的文章"主瓣抗 干扰下自适应方向图保形方法的研究"（《现代雷达》2002, 24 (3) : 50-55)，运用的就是最典 型的主瓣抗干扰及保形的方法基于阻塞矩阵预处理的干扰抑制保形方法（BMB)，及基于特 征投影预处理（EPB)的干扰抑制保形方法，但是对于大型阵来说，构造主瓣抗干扰矩阵太 麻烦，运算复杂度太大，因此胡航，张皓在电子学报上发表了"一种改进的两级子阵级自适 应单脉冲方法"（《电子学报》2009, 37 (9): 1996-2003)。提出了先进行大型阵降维，然后对 子阵进行处理，利用四通道单脉冲系统模型，分两级进行主瓣内外抗干扰，第一级先撇除主 波束内的干扰，对剩下的旁瓣干扰进行调零的同时确保主波束形状；第二级对主瓣进行自 适用调零的同时保持自适应单脉冲性能。
[0004] 但是，求第一级权值进行主瓣抗干扰时撇除主波束内的干扰是不可能的，为此本 文在此基础上对上述方法进行了改进。
【发明内容】
[0005] 针对上述现有技术的不足，本发明的实施例提供一种相控阵雷达降维四通道抗主 副瓣干扰的方法，以在含有一个主瓣干扰多个旁瓣的情况下，实现对主瓣、旁瓣干扰的抑制 及主瓣的保形，实现准确的和差跟踪。
[0006] 本发明的技术思路为：只需要用已经估计出来的旁瓣干扰方向，形成旁瓣干扰波 束，由此可以在原来四通道的基础上，添加了旁瓣干扰波束，利用多旁瓣相消的方法即可实 现主瓣内外的同时抗干扰，并且保形效果也比较好，不用求第一级权值，算法复杂度降低， 不用撇除主波束内的干扰，工程上也可以得到很好的应用。
[0007] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。
[0008] -种相控阵雷达降维四通道抗主副瓣干扰的方法，所述方法用于大型相控阵雷达 抗主副瓣干扰，实现对目标的跟踪，其中，所述大型相控阵雷达含有一个主瓣干扰多个旁瓣 干扰，所述方法包括如下步骤：
[0009] 步骤1，相控阵雷达获取相控阵接收的数据，对所述相控阵接收的数据进行降维， 得到所有子阵接收的数据，根据所述所有子阵接收的数据分别形成和波束、俯仰差波束、方 位差波束、双差波束以及多个旁瓣干扰波束；
[0010] 步骤2,获取辅助波束，根据所述辅助波束和所述方位差波束，得到俯仰和波束的 抗干扰权值，并根据所述辅助波束和所述俯仰差波束，得到方位和波束的抗干扰权值，所述 辅助波束由所述多个旁瓣干扰波束组成；
[0011] 步骤3,根据所述双差波束、所述俯仰差波束和所述方位差波束，得到所述双差波 束的自协方差矩阵、所述双差波束和所述俯仰差波束的互协方差矩阵、所述双差波束和所 述方位差波束的互协方差矩阵；
[0012] 步骤4,根据所述双差波束的自协方差矩阵、所述双差波束和所述方位差波束的互 协方差矩阵，求解所述方位差波束的抗干扰权值，并根据所述双差波束的自协方差矩阵、所 述双差波束和所述俯仰差波束的互协方差矩阵，求解所述俯仰差波束的抗干扰权值；
[0013] 步骤5,根据所述俯仰差波束的抗干扰权值、所述俯仰和波束的抗干扰权值对所述 相控阵沿方位方向进行抗干扰，得到俯仰和波束的方向性函数、俯仰差波束的方向性函数， 并根据所述方位差波束的抗干扰权值、所述方位和波束的抗干扰权值对所述相控阵沿俯仰 方向进行抗干扰，得到方位和波束的方向性函数、方位差波束的方向性函数；
[0014] 步骤6,获取沿俯仰方向进行抗干扰后的方位和波束和方位差波束，以及沿着方位 方向进行抗干扰后的俯仰和波束、俯仰差波束；
[0015] 步骤7，根据所述方位和波束的方向性函数、所述方位差波束的方向性函数、所述 俯仰和波束的方向性函数、所述俯仰差波束的方向性函数以及抗干扰后的方位和波束、抗 干扰后的方位差波束、抗干扰后的俯仰和波束、抗干扰后的俯仰差波束，求得目标的方向。
[0016] 本发明的特点和进一步的改进为：
[0017] (1)步骤1具体包括：
[0018] (la)对所述相控阵接收的数据在方位方向上依次分别加泰勒窗和贝叶斯窗，并对 所述相控阵接收的数据在俯仰方向上依次分别加泰勒窗和贝叶斯窗，得到和波束权值W_ sum，方位差波束权值W_diff_phi，俯仰差波束权值W_diff_theta，双差波束权值W_diff_ both，其中W_sum、W_diff_phi、W_diff_theta、W_diff_both均属于CN，C表不复数，N为所 述相控阵雷达总的阵元个数，CN表示维度为NX1，矩阵元素为复数的矩阵集合；
[0019] 需要说明的是，所述泰勒窗和贝叶斯窗是根据现有生成窗函数的方法随机产生 的。
[0020] (lb)设定对所述相控阵进行降维的转换矩阵T，并根据所述相控阵雷达的波束指 向确定所述相控阵雷达的波束指向的导向矢量steer_ele，其中，TeCN'L为对所述相控 阵降维后子阵的个数；表示维度为NXL，矩阵元素为复数的矩阵集合。
[0021] (lc)根据所述转换矩阵T、所述相控阵雷达的波束指向的导向矢量steer_ele、以 及和波束权值W_sum，方位差波束权值W_diff_phi，俯仰差波束权值W_diff_theta，双差 波束权值W_diff_both，求出和波束转换矩阵T_sum=diag(steer_ele)*diag(W_sum)*T， 方位差波束转换矩阵T_diff_phi=diag(steer_ele)*diag(W_diff_phi)*T，俯仰差波束 转换矩阵T_diff_theta=diag(steer_ele)*diag(W_diff_theta)*T，双差波束的转换矩 阵T_diff_both=diag(steer_ele)*diag(W_diff_both)*T，其中，* 表不相乘，steer_ eleeCN表示相控阵雷达的波束指向的导向矢量，diag表示将向量变成对角矩阵的操作， 其中T_sum、T_diff_phi、T_diff_theta、T_diff_both均属于CN>NL;
[0022] (Id)所述相控阵雷达的波束指向的导向矢量steer_ele和所述转换矩阵T，求 出降维后所述相控阵雷达的波束指向的导向矢量steer_sube利用降维后所述相控 阵雷达的波束指向的导向矢量steer_sube6，得到降维后的和波束y_sum=steer_ subH*T_sumH*X，方位差波束y_diff_phi=steer_subH*T_diff_phiH*X，俯仰差波束y_diff_ theta=steer_subH*T_sub_thetaH*X，双差通道波束y_diff_both=steer_subH*T_diff_ bothH*X，（ *，表示共辄转置，X表示相控阵接收的数据，表示维度为LX1，矩阵元素为复 数的矩阵集合；
[0023] (le)根据预先获取的多个旁瓣干扰方向分别求每个旁瓣干扰方向对应的旁瓣 干扰权值steer_jam(i)，i= 1，2,. . .1-1，根据所述旁瓣干扰权值得到旁瓣干扰波束y_ jam⑴=steer_jam⑴H*TH*X，其中，steer_jameCW(I1}，其中I为总的干扰个数，包含有 1个主瓣干扰，1-1个旁瓣干扰。
[0024] (2)步骤2具体包括：
[0025] (2a)根据所述方位差波束和所述旁瓣干扰波束构造矩阵Xe，并求所述矩阵Xe的 自协方差矩阵Re，所述矩阵Xe与所述和波束y_sum的互协方差矩阵re，从而得到俯仰和波 束的抗干扰权值We;
[0026] 其中，
[0027]
[0028] Re=Xe*XeHeCM
[0029] re=Xe*y_sumHeC1
[0030] We=ReireeC1
[0031] S表示快拍数。
[0032] (2b)根据所述俯仰差波束和所述旁瓣干扰波束构造矩阵Xa，并求所述矩阵Xa的 自协方差矩阵Ra，所述矩阵Xa与所述和波束的互协方差矩阵ra，从而得到方位和波束的抗 干扰权值Wa;
[0033] 其中，
[0034]
[0035] Ra=Xa*XaHeCM
[0036] ra=Xa*y_sumHeC1
[0037] ffa=Ra^raeC1
[0038] (3)步骤3具体包括：
[0039] 求所述双差波束的自协方差矩阵R_both_both，俯仰差波束与双差波束的互协方 差矩阵R_theta_both，方位差波束与双差波束的互协方差矩阵R_phi_both，
[0040] 其中，
[0041 ]R_both_both=y_diff_both*y_difT_bothH/S，
[0042] R_theta_both=y_diff_theta*y_difT_bothH/S，
[0043] R_phi_both=y_diff_phi*y_difT_bothH/S。
[0044] (4)步骤4具体包括：
[0045] 根据所述双差波束的自协方