一种抑制单干扰源的自适应对消方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种抑制单干扰源的自适应对消方法及系统，包括获取N个传感器所组成的传感器阵列在时刻t的接收信号对应的N

【技术实现步骤摘要】
一种抑制单干扰源的自适应对消方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信领域的干扰消除的
，具体地，涉及一种抑制单干扰源的自适应对消方法及系统。

技术介绍

[0002]由于阵列信号处理在雷达、无线通信、声纳、声学、天文学、地震学、生物医学等诸多军事和商业应用中的重要作用，人们对阵列信号处理的研究由来已久。人眼可以大致感知到450
‑
750THz波段的电磁辐射，这种传播的辐射信号被眼睛接收，再通过人脑处理，以便人类能够识别复杂的外部世界。类似地，人耳可以收集频率范围在20Hz到20000Hz之间的音频电磁波，用于从中提取感兴趣的信息，例如声波发射的方向等。
[0003]为了扩展人类的电磁波感知能力，可以在三维笛卡尔空间布置各种类型的传感器来测量传播的电磁波波形。更准确地说，如果这些传感器共享一个共同的空间参考点，就形成了一个特殊的信息阵列。通常，传感器阵列工作的电磁环境由多个辐射源叠加噪声构成，除了所需的目标信号外，其他被传感器接收到的信号源被称为干扰信号。传感器阵列用于对传播的电磁波波形进行时间和空间上采样，由此构成时空二维信号，然后将不同传感器采集到的信号进行智能融合，以解决不同应用中的实际问题，这些问题包括电磁波辐射源方向估计、自适应干扰源消除、辐射源跟踪等。
[0004]干扰自适应对消是阵列信号处理中的一个重要课题，可以使用传感器的波束形成器来实现，波束形成器能够在所需信号的方向上达到相对高的增益，同时在干扰的方向上设置一定深度的零陷。虽然已经有多种自适应对消算法(如Wiener
‑
Hopf算法、SMI算法、向量空间投影算法等)得到了广泛的应用，但是这些算法存在的最大问题是不能够在干扰位置的精确方向上实现完全置零，而只能够尽量抑制干扰，因此，如果干扰源的能量太强，可能会超出已有自适应对消算法的处理能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种抑制单干扰源的自适应对消方法、系统，该抑制单干扰源的自适应对消方法通过将传感器阵列的空间自由度分解为期望信号方向和干扰方向，从而形成单干扰条件下的完全置零波束图。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种抑制单干扰源的自适应对消方法，所述抑制单干扰源的自适应对消方法包括：
[0007]获取N个传感器所组成的传感器阵列在时刻t的接收信号对应的N
×
1的包含单干扰源的矩阵x(t)，通过公式计算获得所述矩阵x(t)的阵列协方差矩阵R
x
；其中，T为所述接收信号在时域的采样样本数，x
H
(t)为矩阵x(t)的共轭转置矩阵；
[0008]基于所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵和与所述传感器阵列的工作波长、各传感器的坐标、阵列导向矢量a以及与期望信号的入射角相关联的阵列导向矢量a0计算电磁波信
号的空间波束图p；
[0009]从所述传感器阵列的测量范围内获取所述空间波束图p在平面上的较小值，获取所述较小值的所述空间波束图p的入射角及其对应的阵列导向矢量a
i
；
[0010]基于所述阵列导向矢量a0及其对应的共轭转置矩阵阵列导向矢量 a
i
、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算第一权重值和第二权重值；
[0011]基于所述第一权重值和第二权重值、所述阵列导向矢量a0、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算自适应对消的传感器加权向量w；
[0012]基于传感器加权向量w的共轭转置矩阵计算单干扰自适应对消后的阵列信号输出y(t)。
[0013]优选地，所述空间波束图p通过下述公式计算得到：
[0014][0015][0016][0017]其中，所述j＝sqrt(
‑
1)，λ为传感器阵列的工作波长，x
n
,y
n
,z
n
分别表示所述传感器阵列的第n(n＝1,2,...,N)个传感器在直角坐标系X、Y、Z轴上的坐标，所述入射角包括期望信号的入射方位角φ0和俯仰角θ0。
[0018]优选地，所述基于所述阵列导向矢量a0及其对应的共轭转置矩阵a
0H
、阵列导向矢量a
i
、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算第一权重值λ1和第二权重值λ2包括：
[0019]通过下述公式计算得到第一权重值λ1和第二权重值λ2：
[0020][0021][0022][0023]优选地，所述基于所述第一权重值和第二权重值、所述阵列导向矢量a0、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算自适应对消的传感器加权向量w包括：
[0024]通过公式计算得到自适应对消的传感器加权向量w。
[0025]优选地，所述基于传感器加权向量w的共轭转置矩阵计算单干扰自适应对消后的阵列信号输出y(t)包括：
[0026]通过公式y(t)＝w
H
x(t)计算得到单干扰自适应对消后的阵列信号输出y(t)。
[0027]另外，本专利技术还提供一种抑制单干扰源的自适应对消系统，所述抑制单干扰源的自适应对消系统包括：
[0028]矩阵计算单元，用于获取N个传感器所组成的传感器阵列在时刻t的接收信号对应的N
×
1的包含单干扰源的矩阵x(t)，通过公式计算获得所述矩阵x(t)的
阵列协方差矩阵R
x
；其中，T为所述接收信号在时域的采样样本数，x
H
(t)为矩阵x(t)的共轭转置矩阵；
[0029]空间波束图计算单元，用于基于所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵和与所述传感器阵列的工作波长、各传感器的坐标、阵列导向矢量a以及与期望信号的入射角相关联的阵列导向矢量a0计算电磁波信号的空间波束图p；
[0030]阵列导向矢量获取单元，用于从所述传感器阵列的测量范围内获取所述空间波束图p在平面上的较小值，获取所述较小值的所述空间波束图p的入射角及其对应的阵列导向矢量a
i
；
[0031]权重计算单元，用于基于所述阵列导向矢量a0及其对应的共轭转置矩阵阵列导向矢量a
i
、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算第一权重值和第二权重值；
[0032]加权向量计算单元，用于基于所述第一权重值和第二权重值、所述阵列导向矢量a0、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算自适应对消的传感器加权向量w；以及
[0033]输出单元，用于基于传感器加权向量w的共轭转置矩阵计算单干扰自适应对消后的阵列信号输出y(t)。
[0034]优选地，所述空间波束图计算单元用于通过下述公式计算得到所述空间波束图p：
[0035][0036][0037][0038]其中，所述j＝sqrt(
‑
1)，λ为传感器阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制单干扰源的自适应对消方法，其特征在于，所述抑制单干扰源的自适应对消方法包括：获取N个传感器所组成的传感器阵列在时刻t的接收信号对应的N
×
1的包含单干扰源的矩阵x(t)，通过公式计算获得所述矩阵x(t)的阵列协方差矩阵R
x
；其中，T为所述接收信号在时域的采样样本数，x
H
(t)为矩阵x(t)的共轭转置矩阵；基于所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵和与所述传感器阵列的工作波长、各传感器的坐标、阵列导向矢量a以及与期望信号的入射角相关联的阵列导向矢量a0计算电磁波信号的空间波束图p；从所述传感器阵列的测量范围内获取所述空间波束图p在平面上的较小值，获取所述较小值的所述空间波束图p的入射角及其对应的阵列导向矢量a
i
；基于所述阵列导向矢量a0及其对应的共轭转置矩阵阵列导向矢量a
i
、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算第一权重值和第二权重值；基于所述第一权重值和第二权重值、所述阵列导向矢量a0、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算自适应对消的传感器加权向量w；基于传感器加权向量w的共轭转置矩阵计算单干扰自适应对消后的阵列信号输出y(t)。2.根据权利要求1所述的抑制单干扰源的自适应对消方法，其特征在于，所述空间波束图p通过下述公式计算得到：下述公式计算得到：下述公式计算得到：其中，所述j＝sqrt(
‑
1)，λ为传感器阵列的工作波长，x
n
,y
n
,z
n
分别表示所述传感器阵列的第n(n＝1,2,...,N)个传感器在直角坐标系X、Y、Z轴上的坐标，所述入射角包括期望信号的入射方位角φ0和俯仰角θ0。3.根据权利要求1所述的抑制单干扰源的自适应对消方法，其特征在于，所述基于所述阵列导向矢量a0及其对应的共轭转置矩阵阵列导向矢量a
i
、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算第一权重值λ1和第二权重值λ2包括：通过下述公式计算得到第一权重值λ1和第二权重值λ2：：：4.根据权利要求1所述的抑制单干扰源的自适应对消方法，其特征在于，所述基于所述
第一权重值和第二权重值、所述阵列导向矢量a0、所述阵列协方差矩阵R
x
的逆矩阵计算自适应对消的传感器加权向量w包括：通过公式计算得到自适应对消的传感器加权向量w。5.根据权利要求1所述的抑制单干扰源的自适应对消方法，其特征在于，所述基于传感器加权向量w的共轭转置矩阵计算单干扰自适应对消后的阵列信号输出y(t)包括：通过公式y(t)＝w
H
x(t)计算得到单干扰自适应对消后的阵列信号输出y(t)。6.一种抑制单干扰源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘春静，徐旺，
申请(专利权)人：安徽信息工程学院，
类型：发明
国别省市：