一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法技术

本发明专利技术属于雷达信号处理领域，公开了一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，该方法将盲源分离与空极自适应对消算法相结合，应用到对主瓣变极化干扰的抑制，解决了变极化干扰从主瓣进入时，传统正交极化通道的盲源分离难以有效分离出目标信号的问题；利用极化阵列波束形成的算法解决当干扰极化状态改变时，盲源分离难以利用极化信息差异分离出目标的问题；通过极化盲源分离解决当主瓣存在干扰时，传统自适应对消算法将目标信号一并加权对消的问题；最终利用空极自适应对消方法实现对干扰的有效抑制。干扰的有效抑制。干扰的有效抑制。

【技术实现步骤摘要】
一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法。

技术介绍

[0002]近年来的电子战场环境日渐复杂，当干扰从天线主瓣进入雷达时，旁瓣干扰的抑制方法几乎失效，主瓣干扰的对抗仍是雷达领域当前的热点和难题；盲源分离是根据观测到的混合信号来恢复出未知源信号的过程，被广泛应用于主瓣干扰的抑制。同时，极化作为电磁波在空域、时域和频域之外的第四维特征，其应用也在日趋广泛；盲源分离也可以利用目标和干扰极化信息的差异实现有效的分离，但当变极化干扰从主瓣进入时，使用传统正交极化通道的盲源分离算法难以实现干扰的抑制。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，通过将盲源分离与空极自适应对消算法相结合，应用到对主瓣变极化干扰的抑制；利用极化阵列波束形成的算法解决当干扰极化状态改变时，盲源分离难以利用极化信息差异分离出目标的问题；通过极化盲源分离解决了当主瓣存在干扰时，传统自适应对消算法将目标信号一并加权对消的问题；最终利用空极自适应对消方法实现对干扰的有效抑制。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方法予以实现。
[0004]一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]构建变极化干扰信号；
[0006]获取各个阵元的正交极化通道的接收信号；
[0007]利用一个正交极化接收通道的干扰信号幅值求出变极化干扰在各脉冲重复周期内的极化角；
[0008]将正交极化阵列信号进行波束形成后分别得到目标和干扰的水平、垂直极化和波束；
[0009]将水平极化阵列的和波束和垂直极化阵列的和波束分别进行盲源分离后得到分离出的干扰信号；
[0010]将干扰信号作为辅助通道，目标垂直极化和波束作为主通道，在每个脉冲重复周期内进行空极自适应对消；
[0011]对对消后的信号进行脉冲压缩。
[0012]进一步的，所述变极化干扰为慢变极化干扰，即干扰极化在单个脉冲重复间隔(PRI)持续时间内不起伏，因此在不同的PRI内干扰信号有不同的极化矢量h
j
为：
[0013][0014]式中，τ为干扰的椭圆倾角。
[0015]进一步的，所述正交极化阵列的接收信号S
H
(t)和S
V
(t)分别为：
[0016][0017][0018]式中，h
H
为雷达水平接收天线对应的极化矢量，h
V
为雷达垂直极化天线对应的极化矢量，S
p
为目标的极化散射矩阵，h
t
为雷达发射天线对应的极化矢量，h
j
为干扰极化矢量，g
H
为雷达水平接收极化天线增益，g
V
为雷达垂直接收极化天线增益，n
H
(t)和n
V
(t)为极化接收通道内的背景噪声，服从零均值高斯分布，a
s
和a
j
分别为信号和干扰的空域导向矢量：
[0019][0020][0021]式中，M为阵元数，λ为入射信号的波长，d表示等间隔线阵单元间距，为期望信号方向，为干扰方向。
[0022]进一步的，干扰极化在单个PRI持续时间内不起伏，且雷达发射信号的脉冲重复周期一般远大于脉冲宽度，因而在大于回波最大延时时间到下一探测脉冲发射时刻内，将只有干扰信号的存在，所述正交极化接收通道的干扰信号幅值V
H
(t)和V
V
(t)为：
[0023][0024][0025]所述求极化角的方法包括：
[0026]利用水平和垂直极化分量计算出干扰的极化度ρ
J
为：
[0027][0028]利用干扰极化度求出各PRI内干扰的极化角τ为：
[0029][0030]进一步的，所述目标信号的水平、垂直极化和波束Y
sH
(t)和Y
sV
(t)为：
[0031]Y
sH
(t)＝W
sH
S
H
(t)，
[0032]Y
sV
(t)＝W
sH
S
V
(t)，
[0033]所述干扰信号的水平、垂直极化和波束Y
JH
和Y
JV
为：
[0034]Y
JH
(t)＝W
JH
S
H
(t)，
[0035]Y
JV
(t)＝W
JH
S
H
(t)，
[0036]式中，[
·
]H
表示共轭转置操作，目标和干扰方向的加权向量分别为其中，[
·
]T
表示转置操作，φ1和φ2分别为相邻阵元间的相位差，且λ表示信号的波长，d表示各阵元间距。
[0037]进一步的，所述极化盲源分离方法包括：
[0038]将待处理信号进行去均值和白化得到预处理信号；
[0039]求所述预处理信号的四阶累积量矩阵，对其进行特征分解，求得酉矩阵的估计矩阵，最终得到分离后的干扰信号。
[0040]进一步的，所述待处理信号为极化和波束X，其中目标和干扰的水平极化和波束定义为X
H
，垂直极化和波束定义为X
V
，分别进行盲源分离。
[0041]所述去均值方法为：
[0042][0043]式中，为经过零均值预处理的极化和波束。
[0044]所述白化处理中白化矩阵C为：
[0045][0046]式中，Λ
k
为相关矩阵前k个最大特征值组成的对角阵，σ2为噪声方差，E
k
为k阶单位向量，V
k
为k个特征值对应的特征向量组成的矩阵。
[0047]所述预处理信号可表示为：
[0048][0049]所述四阶累积量矩阵D
z
(P)为：
[0050][0051]式中，λ
j
为信号源的四阶累积量，[
·
]H
为共轭转置，u
j
为矩阵U的第j列向量，Λ
P
为对角阵，且
[0052]所述特征分解为：
[0053]D
z
(P)＝VΛV
H
，
[0054]式中，Λ为对角阵，矩阵V为矩阵U的估计，
[0055]所述估计矩阵V为：
[0056]V＝UD
E
T，
[0057]式中，D
E
为对角阵，且对角元素为
±
1，T为置换矩阵。
[0058]所述分离后的干扰为分离信号Y本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，其特征在于，包括如下步骤：构建变极化干扰信号；获取各个阵元的正交极化通道的接收信号；利用一个正交极化接收通道的干扰信号幅值求出变极化干扰在各脉冲重复周期内的极化角；将正交极化阵列信号进行波束形成后分别得到目标和干扰的水平、垂直极化和波束；将水平极化阵列的和波束和垂直极化阵列的和波束分别进行盲源分离后得到分离出的干扰信号；将干扰信号作为辅助通道，目标垂直极化和波束作为主通道，在每个脉冲重复周期内进行空极自适应对消；对对消后的信号进行脉冲压缩。2.根据权利要求1所述的一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，其特征在于，所述变极化干扰为慢变极化干扰，即干扰极化在单个脉冲重复间隔(PRI)持续时间内不起伏，因此在不同的PRI内干扰信号有不同的极化矢量h
j
为：式中，τ为干扰的椭圆倾角。3.根据权利要求1所述的一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，其特征在于，所述正交极化阵列的接收信号S
H
(t)和S
V
(t)分别为：(t)分别为：式中，h
H
为雷达水平接收天线对应的极化矢量，h
V
为雷达垂直极化天线对应的极化矢量，S
p
为目标的极化散射矩阵，h
t
为雷达发射天线对应的极化矢量，h
j
为干扰极化矢量，g
H
为雷达水平接收极化天线增益，g
V
为雷达垂直接收极化天线增益，n
H
(t)和n
V
(t)为极化接收通道内的背景噪声，服从零均值高斯分布，a
s
和a
j
分别为信号和干扰的空域导向矢量：分别为信号和干扰的空域导向矢量：式中，M为阵元数，λ为入射信号的波长，d表示等间隔线阵单元间距，θ
s
为期望信号方向，θ
j
为干扰方向。4.根据权利要求1所述的一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，其特征在于，干扰极化在单个PRI持续时间内不起伏，且雷达发射信号的脉冲重复周期一般远大于脉冲宽度，因而在大于回波最大延时时间到下一探测脉冲发射时刻内，将只有干扰信号的存在，所述正交极化接收通道的干扰信号幅值V
H
(t)和V
V
(t)为：(t)为：所述求极化角的方法包括：利用水平和垂直极化分量计算出干扰的极化度ρ
J
为：
利用干扰极化度求出各PRI内干扰的极化角τ为：5.根据权利要求1所述的一种基于盲源分离的空域极化域自适应对消方法，其特征在于，所述目标信号的水平、垂直极化和波束Y
sH
(t)和Y
sV
(t)为：Y
sH
(t)＝W
sH
S
H
(t)，Y
sV
(t)＝W
sH
S
V
(t)，所述干扰信号的水平、垂直极化和波束Y
JH
和Y
JV
为：Y
JH
(t)＝W
JH
S
H
(t)，Y
JV
(t)＝W
JH
S
H
(t)，式中，[
·
]
H
表示共轭转置操作，目标和干扰方向的加权向量分别为其中，[
·
]<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，孙慧敏，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：