基于主副瓣空域极化特性的多干扰源抑制方法技术

基于主副瓣空域极化特性的多干扰源抑制方法，涉及雷达抗干扰技术领域。本发明专利技术是为了解决现代雷达主要是单极化工作，无法测量电磁信号极化形式，因此也就不具备极化抗干扰的能力的问题。本发明专利技术包括以下步骤：步骤1、获取雷达天线的空域极化特性模型；步骤2、对多干扰源的雷达回波特性进行建模和分析；步骤3、对多干扰源的空域极化进行抑制；步骤4、对实验结果进行仿真验证。本发明专利技术所提出的空域虚拟极化滤波抗干扰方法在一定程度上能有效压制复合噪声调频干扰，提高了极化雷达在复杂战场环境中的抗干扰性能，因而具有较高的军事应用价值。主要用于现代军事战争中对雷达的信号的抗干扰中。中。中。

【技术实现步骤摘要】
基于主副瓣空域极化特性的多干扰源抑制方法


[0001]本专利技术属于雷达抗干扰
，特别涉及一种基于主副瓣空域极化特性的多干扰源抑制方法。

技术介绍

[0002]在现代电子战条件下，战场电磁环境日趋复杂恶劣，这对雷达、通信、导航、侦察等各类电子系统的抗干扰能力提出了日益严峻的挑战。如何有效抑制干扰，改善信号接收质量，最大限度地发掘有用信息，成为各类电子系统设计者共同关心的问题。一般而言，常规的雷达抗干扰信号处理大多在频域、时域和空域进行，如频率捷变、脉宽鉴别、超低旁瓣天线、旁瓣对消等。近年来，随着雷达极化理论研究的逐步深入和器件水平的大幅度提高，极化滤波在雷达抗干扰
中日渐占据了愈来愈重要的地位。极化滤波的基本原理是基于战场环境中电磁信号的极化形式来设计雷达最佳接收极化，从而达到增强目标回波信号、抑制干扰的目的。除了采用特殊的极化分集设计的雷达，现代雷达基本不具备测量电磁信号极化形式的能力，因此也就不具备极化抗干扰的能力。通常干扰信号可认为由完全极化波和完全未极化波两部分组成，上述文章讨论的干扰信号主要是完全极化条件下的干扰，针对实际中更常见的多辐射源和部分极化情况，还尚未提出解决思路并分析抗干扰性能。本文首先建立了抛物面天线主副瓣的空域极化特性模型，然后分析了在天线扫描调制下复合干扰信号的极化特性，再次，给出了复杂电磁环境下多个干扰源合成信号的极化估计方法和实现流程，并设计了基于干扰抑制极化滤波器的极化抗干扰方法，最后，计算机仿真结果表明本文所提方法可实现多个干扰信号的极化抑制，进而可提高极化雷达在复杂战场环境中的抗干扰性能。
[0003]而现代雷达主要是单极化工作，无法测量电磁信号极化形式，因此也就不具备极化抗干扰的能力的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决现代雷达主要是单极化工作，无法测量电磁信号极化形式，因此也就不具备极化抗干扰的能力的问题。本专利技术提出了基于天线主副瓣特性的多干扰源抑制方法。
[0005]本专利技术提出了基于天线主副瓣特性的多干扰源抑制方法包括以下步骤：
[0006]步骤1、获取雷达天线的空域极化特性模型；
[0007]步骤2、对多干扰源的雷达回波特性进行建模和分析；
[0008]步骤3、对多干扰源的空域极化进行抑制；
[0009]步骤4、对实验结果进行仿真验证。
[0010]作为优选的是，所述步骤1包括以下步骤：
[0011]步骤1.1、将天线的极化方向图可写成矢量，设雷达天线的峰值增益为G，主极化方式为水平极化(H)，对应的归一化方向图为交叉极化方式为垂直极化(V)，对应的归
一化方向图为在极化基(H,V)下，天线的极化方向图可写成矢量形式如(1)式所示
[0012][0013]其中，为天线的空域极化矢量，θ是俯仰角，是方位角，是空间角度的函数；
[0014]步骤1.2、表示天线的极化方向图的空间采样形式，在满足互易条件下，天线接收方向图与发射方向图相同，可统一用表示，另外，当只关心天线在特定俯仰角θ下的空域极化特性时，可把式(4)表示的二维函数简化成一维函数，记作同时，雷达通常工作于脉冲模式，天线的极化方向图由其空域采样值来表征，其中，ω
s
是天线转速,PRF是脉冲重复频率，若雷达天线的3dB波束宽度为Ω，共有2K+1个采样点，则天线的极化方向图的空间采样形式如(2)式所示
[0015][0016]作为优选的是，所述步骤2中，假设战场环境中存在N个噪声调频干扰信号E
i
,i＝1,2,
…
,N，其H极化分量幅度值分别为A1,A2,
…
,A
N
，初始相位为θ1,θ2,
…
,θ
N
，信号极化比分别为ρ1,ρ2,
…
,ρ
N
，则干扰信号的Jones矢量如(3)式所示
[0017][0018]其中，f1(t),f2(t),
…
,f
N
(t)为噪声调频干扰信号的瞬时频率值，其合成信号的Jones矢量如(4)式所示
[0019][0020]这里，Δf
i
(t)＝f
i
(t)
‑
f1(t)为两个干扰信号间的瞬时频率差，Δθ
i
＝θ
i
‑
θ1，ΔA
i
＝A
i
/A1，Δρ
i
＝ρ
i
/ρ1，i＝1,2,
…
,N；另外，当只关心天线在特定俯仰角θ下的空域极化特性时，可把式(4)表示的二维函数简化成一维函数，记作
[0021]那么复合干扰信号E
∑
的极化比如(5)式所示
[0022][0023]显然，当且仅当Δf
i
(t)＝0,i＝1,2,
…
,N时，ρ
∑
为固定值；否则ρ
∑
为随时间起伏的变量。由于噪声调频干扰信号的瞬时频率受到噪声调制，因此其复合干扰信号的极化特性会发生起伏；
[0024]当雷达天线扫描的过程中，波束内存在存在的多个干扰源时，其接收信号如(6)式所示
[0025][0026]当干扰很强时，上式近似为(7)式所示
[0027][0028]是多个干扰的复合表示，具有不同极化形式，可以分解如(8)式所示
[0029][0030]公式(7)可以进一步写为
[0031][0032]在上式中，前面一项相当于完全极化的干扰，后面一项等效为噪声项，其方差为与极化度有关的一个量。
[0033]作为优选的是，步骤3中，设雷达天线波束扫描过某一空间区域，共有2K+1个方位角离散采样，分别是雷达在每个方位角θ
k
的接收电压信号为V(θ
k
,t)，把该电压信号划分成M个距离分辨单元，并将同一距离单元的2K+1个电压组成矢量V(θ,t
m
)，根据公式(7)可以知道，在不同的空域扫描角度下接收到的干扰信号可以写成下面的超定线性方程组的形式，如(9)式所示
[0034][0035]其中，
[0036]对每个空域采样间隔θ
k
下的时间序列V
J
(θ,t
J
)做傅里叶变换得到一个新的序列，如(10)式所示
[0037][0038]将上式中干扰的极化J视为未知量，该量可以通过最小二乘估计算法得到，如(11)式所示
[0039][0040]同样的，对每一距离单元的电压矢量V(θ,τ
m
)应用最小二乘算法进行估计，可以得到两路等效的正交极化信号V(τ
m
)，用公式表示如(12)式所示
[0041][0042]干扰抑制极化滤波器的滤波矢量h
r
和干扰的极化矢量J保持正交，因此，滤波矢量可以表示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于主副瓣空域极化特性的多干扰源抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取雷达天线的空域极化特性模型；步骤2、对多干扰源的雷达回波特性进行建模和分析；步骤3、对多干扰源的空域极化进行抑制；步骤4、对实验结果进行仿真验证。2.根据权利要求1所述的基于天线主副瓣特性的多干扰源抑制方法，其特征在于，所述步骤1包括以下步骤：步骤1.1、将天线的极化方向图可写成矢量，设雷达天线的峰值增益为G，主极化方式为水平极化(H)，对应的归一化方向图为交叉极化方式为垂直极化(V)，对应的归一化方向图为在极化基(H,V)下，天线的极化方向图可写成矢量形式如(1)式所示其中，为天线的空域极化矢量，θ是俯仰角，是方位角，是空间角度的函数；步骤1.2、表示天线的极化方向图的空间采样形式，在满足互易条件下，天线接收方向图与发射方向图相同，可统一用表示，同时，雷达通常工作于脉冲模式，天线的极化方向图由其空域采样值来表征，其中，ω
s
是天线转速,PRF是脉冲重复频率，若雷达天线的3dB波束宽度为Ω，共有2K+1个采样点，则天线的极化方向图的空间采样形式如(2)式所示3.根据权利要求1所述的基于天线主副瓣特性的多干扰源抑制方法，其特征在于，所述步骤2中，假设战场环境中存在N个噪声调频干扰信号E
i
,i＝1,2,
…
,N，其H极化分量幅度值分别为A1,A2,
…
,A
N
，初始相位为θ1,θ2,
…
,θ
N
，信号极化比分别为ρ1,ρ2,
…
,ρ
N
，则干扰信号的Jones矢量如(3)式所示其中，f1(t),f2(t),
…
,f
N
(t)为噪声调频干扰信号的瞬时频率值，其合成信号的Jones矢量如(4)式所示这里，Δf
i
(t)＝f
i
(t)
‑
f1(t)为两个干扰信号间的瞬时频率差，Δθ
i
＝θ
i
‑
θ1，ΔA
i
＝A
i
/A1，Δρ
i
＝ρ
i
/ρ1，i＝1,2,
…
,N；另外，当只关心天线在特定俯仰角θ下的空域极化特性时，可把式(4)表示的二维函数简化成一维函数，记作
那么复合干扰信号E
∑
的极化比如(5)式所示显然，当且仅当Δf<...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴幻尧，赵广超，许光飞，李超，石川，王建路，周波，郭琪，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三八九二部队，
类型：发明
国别省市：