一种联合JADE和CLEAN的主瓣抗干扰方法技术

本发明专利技术公开了一种联合JADE和CLEAN的主瓣抗干扰方法,属于雷达抗干扰技术领域，特别涉及盲源分离抗主瓣干扰技术。本发明专利技术首先利用JADE算法估计出干扰信号的导向矢量和波形，进而重构出干扰阵列信号；然后计算重构得到的干扰阵列信号的MUSIC谱，得到仅包含干扰信号的MUSIC谱；最后在空域上利用CLEAN算法将干扰信号的MUSIC谱在接收信号的MUSIC谱上对消，从而得到目标信号的波达方向估计。仿真结果表明，本方法可以很好的完成干扰抑制，并将目标DOA估计出来。

An anti interference method for the main lobe of combined JADE and CLEAN

The invention discloses a main valve anti-interference method of combined JADE and CLEAN, which belongs to the field of radar anti-jamming technology, especially the blind source separation anti main lobe interference technique. The invention first uses the JADE algorithm to estimate the guidance vector and waveform of the interference signal, and then reconstructs the interference array signal, then calculates the MUSIC spectrum of the interfered array signal obtained by the reconstruction, and obtains the MUSIC spectrum containing only the interference signal; finally, the MUSIC spectrum of the interference signal is used in the airspace to the MUSIC of the received signal in the received signal MUSIC. The direction of arrival is estimated from the spectrum. The simulation results show that this method can accomplish interference suppression very well and estimate the target DOA.

【技术实现步骤摘要】
一种联合JADE和CLEAN的主瓣抗干扰方法
本专利技术属于雷达抗干扰
，特别涉及盲源分离抗主瓣干扰技术。
技术介绍
现代电子战中，千方百计提高雷达的抗干扰性能已成为雷达设计者所面临的严峻任务。为了提高雷达在复杂电磁干扰环境中的生存能力，目前已经采用了超低旁瓣、旁瓣匿影、旁瓣对消等各种抗干扰措施。但是，当干扰信号从主瓣进入雷达天线时，将会严重影响雷达的探测性能，传统的旁瓣抗干扰措施对主瓣干扰将难以奏效。因此，为保证雷达在复杂电磁环境下对目标的正确检测和跟踪，提高雷达主瓣抗干扰能力具有重要的理论价值和实际意义。盲源分离技术是上世纪80年代发展起来的信号处理技术，盲源分离是指仅从若干观测到的混合信号中提取、恢复出无法直接观测的各个源信号的过程。这一技术在无线通信、生物医学和语音信号处理等方面得到了广泛的关注和应用研究，在雷达抗干扰技术中也有着很好的应用前景。文献[GaomingHuang,LvxiYang,ZhenyaHe.Blindsourceseparationusedforradaranti-jamming.2003InternationalConferenceonNeuralNetworks&SignalProcessing,1382-1385,2003]是国内外首篇将盲源分离应用于雷达抗压制干扰处理中，利用基于高斯矩的盲源分离算法将干扰信号和目标回波信号分离开来，但是该方法只实现了雷达信号与干扰信号的分离，恢复出来的雷达信号仅可以实现检测功能，而利用分离出来的雷达信号将无法实现测角功能。文献[王文涛,张剑云,李小波等.FastICA应用与雷达抗主瓣干扰算法研究[J].2015,31(4):497-453]中利用FastICA算法实现了干扰信号与目标回波信号的分离，但是也存在上述问题。
技术实现思路
本专利技术针对
技术介绍
中的不足，提出了一种将JADE(特征矩阵联合对角化)盲源分离算法与CLEAN算法相结合的主瓣抗干扰方法。该方法首先利用JADE算法估计出干扰信号的导向矢量和波形，进而重构出干扰阵列信号；然后计算接收信号的MUSIC谱，得到接收信号的MUSIC谱，并计算重构出来的干扰阵列信号的MUSIC谱；最后通过空域CLEAN算法将强干扰信号在接收信号的MUSIC谱上对消掉，从而得到目标信号的波达方向(DOA)估计。仿真表明了这一方法的有效性，并且该算法不需要干扰信号的先验信息，且可抑制多种类型的干扰，具有普遍适用性。本专利技术提供了一种联合JADE和CLEAN的主瓣抗干扰方法，它包括以下步骤：步骤1：设空间中存在彼此相互独立的M个目标信号和P个大功率干扰信号，且目标信号与干扰信号的波达方向差异在主瓣角度范围之内，同时入射到空间一阵列，该阵列由L个阵元组成，且假设目标信号与干扰信号都为远场窄带信号，第l个阵元t时刻接收信号为：其中，sm(t),m＝1,2,…,M为第m个目标信号，θTm为第m个目标信号的波达方向即DOA角度，Jp(t),p＝1,2,…,P为第p个干扰信号，θJp为第p个干扰信号的波达方向即DOA角度，n(t)表示t时刻噪声信号，T表示采样总数，d表示阵元间距，λ为工作波长，则天线阵列接收信号为：X(t)＝[x1(t),x2(t),…,xL(t)]T,t＝1,2,…,T(2)其中，(·)T表示转置操作符，T表示采样总数；步骤2：计算天线阵列接收信号X(t)的MUSIC谱：步骤2-1：计算接收信号的空间相关矩阵其中，(·)H表示共轭转置操作符；步骤2-2：对相关矩阵做特征值分解，并将特征值按单调递增顺序排列，将后L-M-P个特征值对应的特征向量uM+P+1,uM+P+2,…,uL构成矩阵G：G＝[uM+P+1uM+P+2…uL](4)步骤2-3：X(t)的MUSIC谱公式为：其中，为阵列导向矢量，d为阵元间距，λ为工作波长；由于不知道目标源的波达方向信息，将空间角度θ划分K表示空间角度划分的格子数，依次计算函数1/aH(θ)GGHa(θ)的值，得到X(t)的MUSIC谱PX(θ)；步骤3：采用特征矩阵联合对角化(JADE)的盲源分离算法分离目标信号与干扰信号：步骤3-1：对接收信号X(t)进行预白化，得到白化信号Z(t)，即：Z(t)＝WX(t)(6)其中，W为白化矩阵；步骤3-2：求白化信号Z(t)的四阶累积量矩阵Qz：其中E[·]表示求均值操作，zi(t)表示白化信号Z(t)的第i行，i,j,k,l分别属于1～M+P；对Qz进行特征值分解，得到前M+P个最大特征值λ1,λ2,…,λM+P和其对应的特征向量v1,v2,…,vM+P，其中vi,i＝1,2,…,M+P为(M+P)2×1维列矢量，因此得到需要近似联合对角化的目标矩阵{M1,M2,…,MM+P}；其中Vec(Mi)＝λivi,i＝1,2,…,M+P，Vec(·)表示向量化算符，即将一个矩阵的列向量按照在矩阵的排列次序排成列向量；步骤3-3：利用酉矩阵V对{M1,M2,…,MM+P}进行近似联合对角化；步骤3-4：得到分离信号与阵列流型估计：其中，W#为白化矩阵W的伪逆；y(t)为分离信号，包含目标信号波形估计与干扰信号波形估计为阵列流型估计，包含目标信号的阵列流型估计与干扰信号的阵列流型估计步骤4：假设步骤3估计出来的干扰信号波形为干扰阵列流型为则重构接收信号中的干扰成分为：其中，为估计出来的干扰成分；步骤5：在空域上利用CLEAN算法计算目标的MUSIC谱：步骤5-1：按步骤2的方法计算步骤4估计出来的干扰成分的MUSIC谱，得到干扰成分的MUSIC谱PJ(θ)；步骤5-2：为了得到目标的MUSIC谱，需要最小化代价函数：利用步骤5-1得到的PJ(θ)和步骤2得到的PX(θ)计算权系数步骤5-3：利用步骤4-2得到的权系数计算目标的MUSIC谱为：其中，PT(θ)为干扰抑制后的目标MUSIC谱；找出前M个最大值分别所对应的θ，即是目标的波达方向。本专利技术的有益效果是本专利技术提出了一种联合JADE和CLEAN的主瓣抗干扰方法，此方法相比于已有的干扰抑制算法，不需要知道干扰的先验信息，可适用于多种类型的干扰，并且实现了对目标的DOA估计。本专利技术首先利用JADE算法估计出干扰信号的导向矢量和波形，进而重构出干扰阵列信号；然后计算重构得到的干扰阵列信号的MUSIC谱，得到仅包含干扰信号的MUSIC谱；最后在空域上利用CLEAN算法将干扰信号的MUSIC谱在接收信号的MUSIC谱上对消，从而得到目标信号的波达方向估计。仿真结果表明，本方法可以很好的完成干扰抑制，并将目标DOA估计出来。附图说明图1为本方法处理流程图图2为联合对角化寻找酉矩阵V算法流程图图3为主瓣干扰情况下接收信号的MUSIC谱图4为目标信号与干扰信号波形图图5为JADE估计出来的目标信号与干扰信号波形图图6为重构的干扰信号的MUSIC谱图7为干扰抑制后得到的目标信号的MUSIC谱具体实施方式步骤1：设空间中存在彼此相互独立的M个目标信号和P个大功率干扰信号，且目标信号与干扰信号的波达方向差异在主瓣角度范围之内，同时入射到空间一阵列，该阵列由L个阵元组成，且假设目标信号与干扰信号都为远场窄带信号，第l个阵元t时刻接收信号为：其中，sm(t),m＝1,2,…,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种联合JADE和CLEAN的主瓣抗干扰方法，它包括以下步骤：步骤1：设空间中存在彼此相互独立的M个目标信号和P个大功率干扰信号，且目标信号与干扰信号的波达方向差异在主瓣角度范围之内，同时入射到空间一阵列，该阵列由L个阵元组成，且假设目标信号与干扰信号都为远场窄带信号，第l个阵元t时刻接收信号为：

【技术特征摘要】
1.一种联合JADE和CLEAN的主瓣抗干扰方法，它包括以下步骤：步骤1：设空间中存在彼此相互独立的M个目标信号和P个大功率干扰信号，且目标信号与干扰信号的波达方向差异在主瓣角度范围之内，同时入射到空间一阵列，该阵列由L个阵元组成，且假设目标信号与干扰信号都为远场窄带信号，第l个阵元t时刻接收信号为：其中，sm(t),m＝1,2,…,M为第m个目标信号，θTm为第m个目标信号的波达方向即DOA角度，Jp(t),p＝1,2,…,P为第p个干扰信号，θJp为第p个干扰信号的波达方向即DOA角度，n(t)表示t时刻噪声信号，T表示采样总数，d表示阵元间距，λ为工作波长，则天线阵列接收信号为：X(t)＝[x1(t),x2(t),…,xL(t)]T,t＝1,2,…,T(2)其中，(·)T表示转置操作符，T表示采样总数；步骤2：计算天线阵列接收信号X(t)的MUSIC谱：步骤2-1：计算接收信号的空间相关矩阵其中，(·)H表示共轭转置操作符；步骤2-2：对相关矩阵做特征值分解，并将特征值按单调递增顺序排列，将后L-M-P个特征值对应的特征向量uM+P+1,uM+P+2,…,uL构成矩阵G：G＝[uM+P+1uM+P+2…uL](4)步骤2-3：X(t)的MUSIC谱公式为：其中，为阵列导向矢量，d为阵元间距，λ为工作波长；由于不知道目标源的波达方向信息，将空间角度θ划分K表示空间角度划分的格子数，依次计算函数1/aH(θ)GGHa(θ)的值，得到X(t)的MUSIC谱PX(θ)；步骤3：采用特征矩阵联合对角化的盲源分离算法分离目标信号与干扰信号：步骤3-1：对接收信号X(t)进行预白化，得到白化信号Z(t...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国龙，葛萌萌，陈芳香，时巧，余显祥，孔令讲，杨晓波，易伟，张天贤，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51