一种外辐射源雷达系统多径抑制方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种外辐射源雷达系统多径抑制方法、系统及存储介质，所述方法包括：采用OMP算法进行杂波多径时延估计，确定离散时延个数及时延位置；根据所确定的离散时延个数及时延位置重构杂波多径信号；将重构的杂波多径信号与监测通道接收信号相比较，得到误差信号；根据误差信号调节自适应对消滤波器权系数，使误差信号的均方差达到最小值。本发明专利技术通过基于OMP算法的杂波多径时延估计算法估计了时延，重构了杂波多径信号，无需逐采样点滑动、计算量显著减少且收敛迅速。

A Multipath Suppression Method, System and Storage Media for External Radiator Radar System

The invention discloses a multipath suppression method, system and storage medium for an external emitter radar system, which includes: estimating clutter multipath delay using OMP algorithm to determine the number and location of discrete delay; reconstructing clutter multipath signal according to the number and location of discrete delay determined; and comparing reconstructed clutter multipath signal with received signal of monitoring channel. According to the error signal, the weight coefficient of the adaptive cancellation filter is adjusted to minimize the mean square deviation of the error signal. The clutter multipath time delay estimation algorithm based on OMP algorithm estimates the time delay and reconstructs the clutter multipath signal without sliding by sampling points, significantly reducing the amount of calculation and fast convergence.

【技术实现步骤摘要】
一种外辐射源雷达系统多径抑制方法、系统及存储介质
本专利技术涉及一种外辐射源雷达系统多径抑制方法、系统及存储介质，属于数字电视信号处理

技术介绍
数字电视外辐射源面临着直达波与杂波多径干扰，目标检测需首先进行直达波与杂波多径的抑制。对于带宽较宽的高清数字电视信道(HDTV)，冲激响应往往呈现为数量相对较少的几簇重要路径集，而这些路径集呈现出稀疏性。在数字电视地面广播外辐射源雷达系统中，多路径杂波跨越大量采样间隔，导致杂波多径对消模块的计算量增加且收敛能力下降。如图1所示，传统自适应对消滤波器是将直达波信号s(k)通过系数可调的加权滤波器后，与监测通道接收信号q(k)相减从而抑制杂波多径。其对消结果如图2所示，对消后的距离多普勒图如图3所示，从对消后信号的模值大小可以看出，杂波多径未完全对消且收敛缓慢；另外，由于不清楚杂波多径显著系数的位置，只能采用逐采样点滑动对消，实现杂波多径模型估计，计算量较大，且在多路径杂波跨越大量采样间隔时，无法保证可靠的收敛。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种外辐射源雷达系统多径抑制方法、系统及存储介质，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷或缺陷之一。为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供了一种外辐射源雷达系统多径抑制方法，所述方法包括如下步骤：采用OMP算法进行杂波多径时延估计，确定离散时延个数及时延位置；根据所确定的离散时延个数及时延位置重构杂波多径信号；将重构的杂波多径信号与监测通道接收信号相比较，得到误差信号；根据误差信号调节自适应对消滤波器权系数，使误差信号的均方差达到最小值。第二方面，本专利技术提供了一种外辐射源雷达系统多径抑制系统，所述系统包括：估计模块：用于采用OMP算法进行杂波多径时延估计，确定离散时延个数及时延位置；重构模块：用于根据所确定的离散时延个数及时延位置重构杂波多径信号；比较模块：用于将重构的杂波多径信号与监测通道接收信号相比较，得到误差信号；调节模块：用于根据误差信号调节自适应对消滤波器权系数，使误差信号的均方差达到最小值。第三方面，本专利技术还提供了一种外辐射源雷达系统多径抑制系统，包括处理器及存储介质；所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行前述的外辐射源雷达系统多径抑制方法的步骤。第四方面，本专利技术提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的外辐射源雷达系统多径抑制方法的步骤。综上，本专利技术提供的外辐射源雷达系统多径抑制方法、系统及存储介质，通过基于OMP算法的杂波多径时延估计算法估计了时延，重构了杂波多径信号，无需逐采样点滑动、计算量显著减少且收敛迅速；将杂波多径信号与监测通道接收信号(直达波信号)进行预置时延NLMS对消(normalizedleastmeansquarealgorithm，归一化最小方均算法)，保证可靠收敛，收敛迅速且收敛结果较好。附图说明图1是传统自适应对消滤波器的对消原理框图；图2是传统自适应对消滤波器的对消结果示意图；图3是传统自适应对消滤波器对消后的距离多普勒图；图4是根据本专利技术实施例的外辐射源雷达系统多径抑制方法的原理框图；图5是根据本专利技术实施例的预置时延NLMS对消滤波器截短算法原理框图；图6是根据本专利技术实施例的采用OMP算估计的杂波多径时延结果；图7是根据本专利技术实施例的预置时延NLMS对消滤波器截短算法对消结果；图8是根据本专利技术实施例的对消后的距离多普勒图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。应当理解：数字电视外辐射源雷达包含两个通道，分别为直达波通道与监测通道。如图4所示，是本专利技术实施例提供的外辐射源雷达系统多径抑制方法：先利用OMP估计数字电视外辐射源雷达系统的稀疏多径，然后通过估计的杂波多径时延对直达波信号进行时延操作，重构有明显增益的主要多径，最后监测通道的接收信号与多径信号进行NLMS对消，抑制多径从而检测目标信号。(1)目标模型假设共有Nt个目标，基于数字电视的外辐射源雷达系统目标信号模型可以写成如下形式：其中，T(k)表示目标回波信号，k表示离散时间，t表示目标序号，Nt表示目标总数，μt和τt分别表示第t个目标回波的衰减因子和时延，ft表示第t个目标的多普勒频率，fs表示采样频率，s(k-τt)表示延时τt的直达波信号；ej[·]表示复信号。(2)杂波多径模型基于数字电视的外辐射源雷达系统杂波多径接收信号模型可以写成如下形式：其中，x(k)为监测通道接收的杂波多径信号，s(k)为直达波数据，h(k)表示杂波多径传递函数，n(k)表示加性高斯白噪声，表示卷积运算。将公式(2)展开，写成矩阵与向量的形式，表达式如下：x(k)＝Ψ(k)h(k)+n(k)(3)即其中，Ψ(k)表示参考通道接收的直达波数据s(k)组成的hankel矩阵，维度为M×N1。由于h(k)中绝对值绝大部分为零，可以认为x(k)在变换域Ψ(k)中具有稀疏性，使用正交匹配算法对x(k)进行重构。高清数字电视信道呈现很明显的稀疏性，在稀疏多径的环境下，不需要完整地估计最大时延内所有多径的增益，只需对有明显增益的主要时延多径进行估计，即找出h(k)中的非0抽头系数。(3)基于OMP的杂波多径时延估计算法采用基于OMP算法的杂波多径时延估计算法找出h(k)中的非0抽头。OMP算法的基本思想是在每一次迭代过程中，从hankel矩阵Ψ(k)中选取与直达波数据s(k)最匹配的原子来对h(k)进行近似。经过一定的迭代之后，信号可由已选原子进行线性表示。用OMP算法进行杂波多径时延估计的具体步骤如下：①输入：监测通道接收信号q(k)＝x(k)+T(k)，参考通道接收的直达波数据s(k)组成的hankel矩阵Ψ(k)，稀疏度K。输出：稀疏系数②初始化：初始化残差r0＝q(k)，迭代次数m＝1，索引集Λ0为空集，选中的列集合Q(k)为空集，重复以下迭代K次。③第m次迭代步骤：(1)寻找匹配向量rm-1表示第m-1次迭代后的残差，βj表示Ψ(k)的第j列，＜rm-1,βj＞表示求rm-1和βj的内积运算，|·|表示求绝对值运算，argmax{·}表示求|＜rm-1,βj＞|最大值时取的j值，NΨ表示Ψ(k)的列数；(2)扩展索引集，Λm＝Λm-1∪{λm}，λm表示第m次迭代搜索到的列序号，Λm-1表示第m-1次迭代搜索到的列序号集合，∪表示求并集运算；(3)扩展选中的列集合Qm-1(k)表示按列序号集合Λm-1从Ψ(k)中搜出来的列向量集合，表示按列序号λm从Ψ(k)中搜出来的列向量；(4)利用Qm(k)中的向量获得新的杂波多径传递函数：argmin{·}表示求||q(k)-Qm(k)h(k)||最小值时取的h值；(5)更新残差rm表示第m次迭代后的残差，q(k)表示监测通道接收信号，Qm(k)表示按列序号集合Λm从Ψ(k)中搜出来的列向量集合，表示杂波多径传递函数的估计；④显著时延门限检测：设置门限Γ，当时，记录k和h(k)的信息，当时，将设置为0，此即估计的稀疏多径参数。通过上述步骤获得杂波多径传递函数估计中非0抽头系数的个数等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外辐射源雷达系统多径抑制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采用OMP算法进行杂波多径时延估计，确定离散时延个数及时延位置；根据所确定的离散时延个数及时延位置重构杂波多径信号；将重构的杂波多径信号与监测通道接收信号相比较，得到误差信号；根据误差信号调节自适应对消滤波器权系数，使误差信号的均方差达到最小值。

【技术特征摘要】
1.一种外辐射源雷达系统多径抑制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：采用OMP算法进行杂波多径时延估计，确定离散时延个数及时延位置；根据所确定的离散时延个数及时延位置重构杂波多径信号；将重构的杂波多径信号与监测通道接收信号相比较，得到误差信号；根据误差信号调节自适应对消滤波器权系数，使误差信号的均方差达到最小值。2.根据权利要求1所述的外辐射源雷达系统多径抑制方法，其特征在于，杂波多径时延估计的方法包括：初始化残差r0＝q(k)，q(k)表示监测通道接收信号，迭代次数m＝1，索引集Λ0为空集，选中的列集合Q(k)为空集，重复步骤a～e，最大迭代次数K：a、寻找匹配向量rm-1表示第m-1次迭代后的残差，βj表示Ψ(k)的第j列，＜rm-1,βj＞表示求rm-1和βj的内积运算，|·|表示求绝对值运算，argmax{·}表示求|＜rm-1,βj＞|最大值时取的j值，NΨ表示Ψ(k)的列数；b、扩展索引集，Λm＝Λm-1∪{λm}，λm表示第m次迭代搜索到的列序号，Λm-1表示第m-1次迭代搜索到的列序号集合，∪表示求并集运算；c、扩展选中的列集合Qm-1(k)表示按列序号集合Λm-1从Ψ(k)中搜出来的列向量集合，表示按列序号λm从Ψ(k)中搜出来的列向量；d、利用Qm(k)中的向量获得新的杂波多径传递函数：h(k)表示杂波多径传递函数；argmin{·}表示求||q(k)-Qm(k)h(k)||最小值时取的h值；e、更新残差rm表示第m次迭代后的残差，q(k)表示监测通道接收信号，Qm(k)表示按列序号集合Λm从Ψ(k)中搜出来的列向量集合，表示杂波多径传递函数的估计；其中：k表示离散时间，Ψ(k)表示参考通道接收的直达波数据s(k)组成的hankel矩阵；当时，记录k和的信息；当时，将设置为0，此即估计的稀疏多径参数；其中：Γ为预设置门限。3.根据权利要求1所述的外辐射源雷达系统多径抑制方法，其特征在于，采用下述公式重构杂波多径信号：pi(k)＝s(k-li)式中：pi(k)表示重构的第i个杂波多径信号；k表示离散时间；li表示第i个时延位置；s(k-li)表示第i个经过时延后的直达波信号，i＝1,2,…，K，K表示稀疏度。4.根据权利要求1所述的外辐射源雷达系统多径抑制方法，其特征在于，调节自适应对消滤波器权系数的方法包括：令为第i个杂波多径自适应对消滤波器权值，则自适应对消滤波器权向量表达式为式中：[·]T表示转置运算...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，周易，汪浩，吴云树，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32