一种基于频谱重构的分布式雷达多干扰抑制方法技术

本发明专利技术提出一种频谱重构的分布式雷达多干扰抑制方法，该方法对干扰在不同通道间的时延差、相位差、幅度差进行估计，并依据估计结果结合多节点回波在频域重构干扰频谱后抑制干扰。该方法能在各干扰在各节点中时延不一致难以时域对齐、系统相参性下降的情况下实现多干扰抑制。提升了分布式雷达系统在多干扰场景下的抗干扰性能。的抗干扰性能。的抗干扰性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于频谱重构的分布式雷达多干扰抑制方法


[0001]本专利技术属于分布式雷达抗干扰
，尤其涉及一种基于频谱重构的分布式雷达多干扰抑制方法。

技术介绍

[0002]分布式雷达是由多部雷达组成，分散布置，协同工作的雷达系统，单元雷达间可实现信号级相参融合，如图1所示。在日益复杂的战场电磁环境中，分布式雷达以其较高的角度分辨力在空域抗干扰方面具有一定的优势。
[0003]分布式雷达在空域进行干扰抑制需要保证节点间信号的相参性。在单干扰场景下，可以通过估计参数对信号进行幅度、相位和时延的补偿使节点间信号达到理想的相参性；然而在多干扰场景下，由于干扰在场景中具有不同的空间分布，不同的干扰在不同节点中有不同的时延(如图2所示)，即便是进行幅度、相位和时延的补偿也仅能使节点针对一个干扰源相参，此时其他的干扰源是不相参的，将使节点间的相关性降低。这种情况下采用常规的阵列信号处理方法无法有效抑制干扰。
[0004]本专利技术考虑一发多收、一主多辅的分布式雷达体制，提出一种将不同时延的干扰分离开，再使用分离出的干扰信号辅助参考雷达(主雷达)进行干扰抑制的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种频谱重构的分布式雷达多干扰抑制方法，该方法对干扰在不同通道间的时延差、相位差、幅度差进行估计，并依据估计结果设计时延重构函数。为解决参数估计累计误差和重构函数零点问题提出了用固定值取代极小值的多时延重构函数，结合多节点回波在频域重构干扰频谱后再变换到时域抑制干扰。
[0006]当分布式雷达系统基线较长或是环境中干扰间距离较远时，各干扰在不同节点中的相参参数不一致。本专利技术所提方法能在各干扰在各节点中时延不一致难以时域对齐、系统相参性下降的情况下通过重构各干扰频谱实现多干扰抑制。该方法不需要划分子带处理，对干扰间任意时延差均适用，且完全根据数据估计干扰参数，对于幅度相位时延误差不敏感。有效提升了分布式雷达系统在多干扰场景下的抗干扰性能。
[0007]算法原理
[0008]本专利技术所提方法需要对不同节点中干扰的时延差、相位差、幅度差进行估计，依据估计参数在频域对干扰进行分离。最终通过多组辅助节点信号重构出干扰信号，用于参考节点对消干扰。本专利技术仅考虑噪声式干扰。为方便理解，本专利技术以1个参考节点、2个辅助节点抑制2个噪声式干扰为例对算法原理进行说明，理论上辅助节点个数即为最多可抑制的干扰个数。信号模型如下：
[0009][0010]其中α
i1
和α
i2
分别为两个干扰在第i个节点中的幅度，由干扰机发射功率、信号传输距离损耗等决定；和分别为两个干扰在第i个通道中的相位，由干扰机与雷达的相
对位置决定；s1(t)和s2(t)分别为两个干扰的包络，τ
i1
和τ
i2
分别为两个干扰在第i个通道中的时延；n
i
(t)为第i个通道的噪声。
[0011]步骤一、时延差估计
[0012]由于噪声干扰信号在时域不相参的情况下相关性极低，因此可以通过对其中一路信号做频域时延，得到不同时延下的信号与另一路信号相关，观察相关峰出现的位置即可测量不同通道间干扰信号的时延差：
[0013][0014]为测得的第一个干扰在第j个节点和第i个节点间的时延差，同理。
[0015]步骤二、相位差估计
[0016]由于两个噪声干扰信号在不同通道中的时延不同，当某一个干扰相关时另一个干扰必然不相关，因此可以根据估计得到的时延进一步对通道间干扰的相位差进行估计。
[0017]将两通道信号相对于干扰信号1对齐，由于干扰信号为随机噪声，因此未对齐的干扰信号2在通道间不相关，与可以被当作高功率的噪声信号N
i
(t)和N
j
(t)：
[0018][0019]其中Φ为取相位，B为常实数，不影响结果。
[0020]步骤三、幅度差估计
[0021]在已知相位差并将某一干扰时延对齐的情况下，在一定范围内遍历两组数据的幅度比，找到使两组数据相减后与参考通道x
m
(t)相关峰最低的幅度比
[0022][0023]式中和为已将时延差、相位差相对于参考通道x
m
(t)补齐的辅助通道信号。
[0024]当a越接近两组通道中该干扰的真实幅度比，则x
ij
(t)中该干扰的成分越低，与参考通道相关系数越低。则可以通过遍历a实现对幅度差的估计。
[0025]步骤四、多干扰参数估计
[0026]上述步骤完成了对两通道中其中一个干扰信号的时延差、相位差、幅度差的估计，同理根据不同相关峰值点进行对齐并重复上述计算步骤，可以对两通道中另一干扰信号的参数进行估计。
[0027]步骤五、频域干扰信号重构
[0028]以通道1为基准，将两通道信号相对于干扰信号1对齐并变换到频域：
[0029]X1(w)＝S1(w)+S2(w)+n
′1(w)
[0030][0031]其中
⊙
为哈达玛积，a
x2
、τ
x2
均可以通过上一小节估计参量计算得出。
[0032]忽略噪声影响，针对任意一个频点w
o
，可以得到下式：
[0033][0034]因此可以计算出干扰的频谱：
[0035][0036]其中
[0037]以干扰2频谱为例，
[0038][0039][0040]式(8)首先是通过两通道相消抑制干扰1，再通过已知的时延差、相位差、和幅度差构建了重构函数h(w
o
)，从两种不同时延混叠的干扰2中还原出干扰2原来的频谱。
[0041]在这一步处理中，存在两个主要问题：1.由于误差积累τ
x2
估计不准确；2.h(w
o
)存在0点，相除会产生极大值。
[0042]针对这两个问题分别采用多时延重构函数和剔除分母极小点来解决。
[0043]以τ
x2
附近一定范围的时间形成多时延重构函数，减少估计误差带来的影响；设定固定门限将重构函数中的极小值赋固定值以避免估计频谱出现极大值。
[0044]步骤六、基于MMSE的干扰抑制
[0045]多时延重构函数形成多组通道，变换回时域信号后均可作为干扰对消的对消通道x
jam
。
[0046]采用最小方差无失真准则(MMSE)对干扰进行抑制：
[0047][0048]式中r
mjam
为对消通道与参考通道的互协方差矩阵，R
jam
为对消通道的自协方差矩阵。
附图说明
[0049]图1为分布式雷达示意图；
[0050]图2为多干扰时延问题；
[0051]图3为频域重构多干扰抑制算法流程图；
[0052]图4为时延
‑
相关系数谱线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于频谱重构的分布式雷达多干扰抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、时延差估计；步骤二、相位差估计；步骤三、幅度差估计；步骤四、多干扰参数估计；步骤五、频域干扰信号重构；步骤六、基于MMSE的干扰抑制。2.如权利要求1所述的一种基于频谱重构的分布式雷达多干扰抑制方法，其特征在于，在步骤五中，以通道1为基准，将两通道信号相对于干扰信号1对齐并变换到频域：X1(w)＝S1(w)+S2(w)+n
′1(w)其中
⊙
为哈达玛积。3.如权利要求1所述的一种基于频谱重构的分布式雷达多...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉华，蒲伟铭，梁振楠，郑梓铭，田德智，
申请(专利权)人：北京理工大学重庆创新中心，
类型：发明
国别省市：