一种已知强信号场景的弱信号提取方法技术

本发明专利技术涉及一种已知强信号场景的弱信号提取方法，属于无线电测向领域。本发明专利技术在天线阵列与雷达共址情况下，确定采集的天线阵列接收的信号矩阵；然后确定天线阵列接收信号的样本自相关矩阵，并由已知强信号的来波方向的方向向量确定投影自相关矩阵；接着对投影自相关矩阵进行奇异值分解，确定最大奇异值对应的奇异向量为空域滤波器的权向量；最后由空域滤波器的权向量确定强信号来波方向已知的弱信号。本发明专利技术实现了对天线阵列信号中来波方向未知的弱信号进行提取。的弱信号进行提取。

【技术实现步骤摘要】
一种已知强信号场景的弱信号提取方法


[0001]本专利技术属于无线电测向领域，具体涉及一种已知强信号场景的弱信号提取方法。

技术介绍

[0002]利用天线阵列接收的无线电信号，不仅可对辐射无线电信号的辐射源进行测向，还可对时域、频域混叠在一起多个信号进行空域滤波，在通信、雷达等电子信息装备的干扰源监测、电磁频谱复用、多信号分辨等方面具有重要意义。
[0003]工作在复杂的目标环境、电磁频谱环境中的雷达常常受到各种干扰源的影响，由于干扰源辐射的脉冲信号与雷达辐射的脉冲信号在时域、频域混叠在一起，使得雷达的虚警概率、检测概率、测向与测距精度等目标探测性能恶化。对天线阵列接收的无线电信号进行空域滤波，可分离出干扰源辐射的脉冲信号波形，为分析、抑制干扰源对雷达目标探测性能的影响提供重要的依据。
[0004]对天线阵列接收的无线电信号进行空域滤波的方法很多，包括常规波束形成滤波方法、最小方差无失真响应滤波方法等。这些方法主要是在给定来波方向的情况下，对天线阵列接收的信号进行空域滤波处理，提取出这个来波方向的信号。但是，在天线阵列与雷达共址的情况下，即天线阵列在雷达附近工作时，天线阵列接收的信号同时含有共址雷达辐射的脉冲信号和干扰源辐射的信号，其中，共址雷达辐射的脉冲信号的来波方向是已知的，而干扰源辐射的脉冲信号是未知的。因此，有必要在共址雷达辐射的脉冲信号来波方向已知的情况下，对天线阵列接收的信号进行空域滤波处理，提取出来波方向未知的弱信号。
[0005]由于天线阵列与共址雷达工作于相同的时域、频域，受到远近效应的影响，在天线阵列接收的信号中，远距离的干扰源辐射的信号幅度远小于近距离的共址雷达辐射的脉冲信号幅度。为此，有必要在共址雷达辐射的脉冲信号幅度远远大于干扰源辐射的信号幅度的情况下，对天线阵列接收的信号进行空域滤波处理，提取出来波方向未知的弱信号。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]本专利技术要解决的技术问题是如何提供一种已知强信号场景的弱信号提取方法，以解决天线阵列与雷达共址情况下由于雷达辐射的脉冲信号远远强于干扰源辐射的信号、二者在时域、频域混叠在一起，导致从天线阵列接收的信号中难以提取弱信号的问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种已知强信号场景的弱信号提取方法，该方法包括如下步骤：
[0010]S1、设置组成天线阵列的天线个数、采样周期、按照采样周期采集信号的样本数、已知雷达脉冲信号的来波方向、与已知雷达脉冲信号的来波方向对应的方向向量；
[0011]S2、在天线阵列与雷达共址情况下，确定采集的天线阵列接收的信号矩阵；
[0012]S3、确定天线阵列接收信号的样本自相关矩阵，并由已知强信号的来波方向的方
向向量确定投影自相关矩阵；
[0013]S4、对投影自相关矩阵进行奇异值分解，确定最大奇异值对应的奇异向量为空域滤波器的权向量；
[0014]S5、由空域滤波器的权向量确定强信号来波方向已知的弱信号。
[0015](三)有益效果
[0016]本专利技术提出一种已知强信号场景的弱信号提取方法，本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的一种已知强信号场景的弱信号提取方法，可以在雷达辐射的脉冲信号远远强于干扰源辐射的信号，且二者在时域、频域混叠在一起的情况下，利用强信号已知的来波方向，设计出最优的提取弱信号的空域滤波器，实现对天线阵列信号中来波方向未知的弱信号进行提取的目的。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。
[0018]本专利技术针对天线阵列与雷达共址情况下由于雷达辐射的脉冲信号远远强于干扰源辐射的信号、二者在时域、频域混叠在一起，导致从天线阵列接收的信号中难以提取弱信号的问题，利用强信号已知的来波方向，设计出最优的提取弱信号的空域滤波器，实现在天线阵列信号中对来波方向未知的弱信号进行提取的目的。
[0019]本专利技术的技术方案为：
[0020]一种已知强信号场景的弱信号提取方法，该方法包括如下步骤：
[0021]S1、设置组成天线阵列的天线个数、采样周期、按照采样周期采集信号的样本数、已知雷达脉冲信号的来波方向、与已知雷达脉冲信号的来波方向对应的方向向量；
[0022]S2、在天线阵列与雷达共址情况下，确定采集的天线阵列接收的信号矩阵；
[0023]S3、确定天线阵列接收信号的样本自相关矩阵，并由已知强信号的来波方向的方向向量确定投影自相关矩阵；
[0024]S4、对投影自相关矩阵进行奇异值分解，确定最大奇异值对应的奇异向量为空域滤波器的权向量；
[0025]S5、由空域滤波器的权向量确定强信号来波方向已知的弱信号。
[0026]具体地，本专利技术具体包括以下步骤：
[0027]S1、设置组成天线阵列的天线个数M、采样周期，天线阵列按照采样周期采集信号的样本数L、已知强信号的来波方向θ1、与已知强信号来波方向对应的方向向量a(θ1)；
[0028]S2、在天线阵列与雷达共址情况下，确定采集的天线阵列接收的信号矩阵，为M
×
L阶矩阵X；
[0029]S3、确定天线阵列接收信号的样本自相关矩阵R1，为：
[0030]R1＝XX
H
[0031]其中，()
H
为矩阵的共轭转置，并由已知来波方向的方向向量集合确定投影自相关矩阵R2，为：
[0032][0033]其中，I为单位矩阵；
[0034]S4、对投影自相关矩阵R2进行奇异值分解，确定最大奇异值对应的奇异向量为空域滤波器的权向量w；
[0035]S5、最后由空域滤波器的权向量w，确定强信号来波方向已知的弱信号为s：
[0036]s＝w
H
X
[0037]实施例1：
[0038]下面结合实施例对本专利技术的实用性进行分析。
[0039]在本例中，设置组成天线阵列的天线个数M＝8；在天线阵列与雷达共址的情况下，相对于天线阵列，雷达辐射的脉冲信号的来波方向为13.81度，与该方向对应的方向向量的第1～8个元素分别为：
[0040][0041]雷达辐射的脉冲信号为线性调频信号，带宽5MHz，脉冲宽度10us；干扰源辐射的脉冲信号也是线性调频信号，带宽5MHz，脉冲宽度10us。在天线阵列接收的信号中，雷达辐射的脉冲信号信噪比为18dB；干扰源辐射的信号的来波方向为27.91度，信噪比为0dB。在时域上与雷达辐射的脉冲信号有84％的重叠。可见，信号到天线阵列时，干扰源辐射的脉冲信号在频域上与雷达辐射的脉冲信号完全重叠，雷达辐射的脉冲信号比干扰源辐射的信号功率强18dB。
[0042]按照采样周期0.1us采集信号，样本数L＝250，在天线阵列与雷达共址情况下采集天线阵列所有天线接收的信号，为8
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种已知强信号场景的弱信号提取方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、设置组成天线阵列的天线个数、采样周期、按照采样周期采集信号的样本数、已知雷达脉冲信号的来波方向、与已知雷达脉冲信号的来波方向对应的方向向量；S2、在天线阵列与雷达共址情况下，确定采集的天线阵列接收的信号矩阵；S3、确定天线阵列接收信号的样本自相关矩阵，并由已知强信号的来波方向的方向向量确定投影自相关矩阵；S4、对投影自相关矩阵进行奇异值分解，确定最大奇异值对应的奇异向量为空域滤波器的权向量；S5、由空域滤波器的权向量确定强信号来波方向已知的弱信号。2.如权利要求1所述的已知强信号场景的弱信号提取方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：设置组成天线阵列的天线个数M、采样周期，天线阵列按照采样周期采集信号的样本数L、已知雷达脉冲信号的来波方向θ1、与已知雷达脉冲信号的来波方向对应的方向向量a(θ1)。3.如权利要求2所述的已知强信号场景的弱信号提取方法，其特征在于，设置组成天线阵列的天线个数M＝8。4.如权利要求2所述的已知强信号场景的弱信号提取方法，其特征在于，按照采样周期0.1us采集信号，样本数L＝250。5.如权利要求2所述的已知强信号场景的弱信号提取方法，其特征在于，已知雷达脉冲信号的来波方向为强信号来波方向。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，张兴虎，万群，常凯，肖庆正，韩兴斌，
申请(专利权)人：电子科技大学同方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：