[發明專利]針對雷達主瓣干擾的極化抑制處理方法

有效

• 申請號: 201110400197.4
• 申請日: 2011-12-06
• 公開（公告）號: CN102495394A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 王雪松;李永禎;戴幻堯;常宇亮;董健;代大海;李棉全
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 王文惠

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，涉及一種抑制雷達主瓣干擾的處理方法，尤其是針對從單極化、機械掃描雷達天線主瓣方向進入的干擾信號的極化抑制處理方法。

背景技術

現有雷達抗干擾方法主要集中在回波信號的時域、頻域或空域進行處理，而在信號極化域中的研究則相對較少。雷達信號的極化信息反映了目標的固有屬性，充分利用目標、干擾極化信息的差異，則能夠取得非常特殊的抗干擾效果。

近年來，隨著雷達極化理論研究的逐步深入和器件水平的大幅度提高，極化信息處理技術在雷達成像、超分辨、目標分類識別、地理遙感、抑制雜波和抗干擾等領域中日益占據越來越重要的地位，并付諸于實際應用，大幅度的提高了傳感系統的探測能力和感知能力。但是，上述應用的前提都是雷達具備全極化測量能力。對于單極化方式的雷達，比如防空、警戒、引導雷達等，不具備變極化能力或全極化測量能力，這對雷達的極化域抗干擾和目標識別造成了根本性的困難。特別是，當干擾從雷達傳感器的天線主瓣方向進入時，常規的自適應波束形成對干擾對消效果較差，期望信號也被抑制。不僅嚴重降低了對消性能，而且增加了輔助設備大幅度的提高了抗干擾實現的硬件成本。

根據天線理論，在給定頻率和空間指向的遠場區，天線存在著某一確定的極化方式。當天線的工作頻率固定，隨著空間指向的不同，天線輻射場的極化方式也有所不同，這意味著天線的極化是空域指向的函數。天線極化在空間的這種變化特性，簡稱為天線極化的“空域慢變特性”。這種特性在固定的俯仰角下，偏離天線方位中心的主瓣附近區域具有顯著的變化規律。在此基礎上，如果能夠巧妙地利用天線掃描接收機得到的電壓序列，根據事先測得的天線極化特性，通過設計先進的信號處理方法，就可以使現在雷達在不作硬件改動的前提下，具備一定的極化測量能力和變極化能力，可以消除主瓣壓制式干擾，這將具有重要的應用價值和應用前景。目前，尚未找到利用單極化天線的極化特性消除主瓣壓制式干擾的公開資料。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：當雷達探測目標時受到主瓣壓制干擾的情況下，基于單極化的機械掃描體制雷達回波數據，充分的挖掘和利用天線本身固有的較弱的交叉極化分量，提供一種快速、適應性強的主瓣干擾極化抑制的信號處理方法。

為實現這樣的目的，本發明技術方案的思路是：首先獲得天線的主極化方向圖和交叉極化方向圖，建立多組俯仰角下方位掃描的方向圖特性函數庫，體現天線的極化特性在不同觀測角度下的極化特性是有差異的；選擇一定的窗口寬度，截取主瓣附近不同掃描角度下接收到的干擾和目標混合信號，并且按照距離單元形式進行劃分寫成矩陣的形式；由于干擾和目標混合信號的入射仰角通常無法精確獲得，利用多組俯仰角下方位掃描的方向圖特性函數族，對每一距離單元的電壓序列應用最小二乘算法進行極化分解，估計出多組正交極化信號；估計出每組正交極化回波信號的干擾抑制濾波矢量；利用極化濾波矢量對多組正交極化信號做并行的多凹口極化濾波處理；將每組的濾波輸出信號做“邏輯積”處理，取“邏輯積”輸出作為極化抑制處理后的輸出信號。

本發明的技術方案是：一種針對雷達主瓣干擾的極化抑制處理方法，應用于單極化的機械掃描體制雷達，其特征在于包括下述步驟：

第一步、建立關于雷達天線極化特性的函數庫；

已知雷達天線主極化方式為水平極化H，交叉極化方式為垂直極化V。

用現有的天線特性測量方法測量在不同方位角和俯仰角θ下的雷達天線增益其中表示在方位角和俯仰角θ下雷達天線的水平極化增益，表示在方位角和仰角θ下雷達天線的垂直極化增益。其中，俯仰角θ的分別取值為θ₁，θ₂，L，θ_N，俯仰角θ的取值是根據雷達天線的俯仰波束寬度和測量精度決定；俯仰波束寬度越寬，俯仰角θ的取值數越多；測量精度要求越高，俯仰角θ的取值數越多。方位角在雷達天線方位掃描區間內取值，即方位角方位角的取值根據測量精度的需要決定。

第二步、干擾和目標混合信號的預處理；

雷達天線在工作過程中俯仰角為θ′，接收的干擾和目標混合信號的電壓值是采樣時刻t和方位角的函數，則在采樣時刻t＝t₁，t_2，L，t_M和方位角下接收的干擾和目標混合信號的電壓矩陣V_θ′為：

通常，雷達天線在工作過程中測得的干擾和目標混合信號的俯仰角θ′是存在較大誤差的，本發明的后續步驟在處理過程中消除了θ′的影響。

第三步、干擾和目標混合信號的正交極化分解處理；