[發明專利]一種基于神經網絡的雷達主瓣干擾抑制方法

在審

• 申請號: 201810477799.1
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108957406A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 江朝抒;李嘉辛
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S7/292;G01S7/35
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 陳一鑫

本發明公開了一種基于神經網絡的主瓣干擾抑制方法,屬于雷達技術領域。該方法包括以下步驟：在已知主瓣干擾方向后，根據雷達陣元排列的幾何模型確定接收信號的導向矢量，并構造目標信號與干擾信號的接收信號模型；根據已知主瓣干擾方向，構造理想的低旁瓣零陷方向圖；通過輸入信號創建訓練樣本，將理想的低旁瓣零陷方向圖作為期望信號樣本，在此基礎上建立合適的神經網絡模型，并進行訓練；應用訓練完成的神經網絡，對輸入信號進行驗證，得到輸出方向圖。本發明采用神經網絡對主瓣干擾進行抑制，與傳統方法相比，不但在干擾處形成了零陷，還做到了主瓣方向圖的保形和較低的旁瓣水平，得到了較為理想的方向圖，提升了測角的準確度，減少了目標信號的能量損失，提升了系統的穩健性，能夠更好地滿足測角需求，從而提升了系統性能。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，涉及主瓣干擾抑制方法，可用于在已知干擾方向時，在干擾處形成零陷，并使得主瓣方向圖保形。

背景技術

抗干擾技術是陣列信號處理領域的一種重要分支，干擾源有很多種，而且按不同的分類標準有不同的分類方法，按照其位于波束內的位置可以分為主瓣干擾和旁瓣干擾。不論是主瓣干擾還是旁瓣干擾，當其存在時都會對目標信號的檢測和處理產生影響。對于抗旁瓣干擾的方法已經有了比較深入的研究，如自適應波束形成和廣義旁瓣相消等方法。而主瓣干擾的研究則相對較少，并且因其位于主波束內而更難處理。當存在主瓣干擾時，用自適應波束形成方法也可以在主瓣干擾方向形成零陷，但同時會出現副瓣電平增高、主波束變形且峰值偏移等不良影響。

最早的低旁瓣研究都是針對線陣的，最簡單易用的是使用加窗函數的數值解析方法，而對于主瓣干擾，可以采用自適應數字波束形成技術，使得主瓣方向產生零陷，但是此方法使得主波束發生畸變；后來S.J.YU提出了阻塞矩陣法，克服波束形成時協方差矩陣中混入信號的問題，使得存在主瓣干擾時主波束不發生畸變，但是此方法并沒有在主瓣干擾位置處實現零陷。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提出了一種基于神經網絡的主瓣干擾抑制方法，使得方向圖在主瓣干擾處形成零陷的同時，實現了主瓣保形以及低旁瓣電平。

本發明方法包括以下步驟：在已知主瓣干擾方向后，根據雷達陣元排列的幾何模型確定接收信號的導向矢量，并構造目標信號與干擾信號的接收信號模型；根據已知主瓣干擾方向，構造理想的低旁瓣零陷方向圖；通過輸入信號創建訓練樣本，將理想的低旁瓣零陷方向圖作為期望信號樣本，在此基礎上建立合適的神經網絡模型，并進行訓練；應用訓練完成的神經網絡，對輸入信號進行驗證，得到輸出方向圖。為實現上述技術目的，本發明所述的一種基于神經網絡的雷達主瓣干擾抑制方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取各雷達陣元的地理位置，確定雷達陣元的排布；

步驟2：根據步驟1得到的陣元排布，對給定的目標信號方位以及干擾位置方位，將各雷達陣元接收到的信號創建成接收信號導向矢量，包括目標信號與干擾信號的接收信號模型；(這里目標信號決定了低旁瓣零陷方向圖的指向，干擾信號決定了方向圖零陷所在位置，如圖2所示。即步驟3里面，根據步驟2的接收信號，構造低旁瓣零陷方向圖。)

步驟3：根據步驟2得到的接收信號導向矢量，在雷達可檢測范圍內，根據實際要求規則，構造低旁瓣零陷方向圖；

步驟4：在雷達陣列可檢測的空間位置范圍內，選擇一定的步進角度，得到每一步對應的接收信號導向矢量，并進行預處理后，構成方向圖訓練樣本；將步驟3構造的低旁瓣零陷方向圖數據預處理后，構成訓練樣本的期望信號；

步驟5：選擇合適的神經網絡模型，并進行訓練；

步驟6：利用步驟5得到的神經網絡進行方向圖綜合，得到輸出方向圖。

進一步的，所述步驟3中構造的理想的低旁瓣零陷方向圖，對方向圖數據中干擾方向置零，而對于不存在干擾的主瓣和旁瓣位置處，進行最優處理，處理方法包括：升余弦主瓣、均勻旁瓣和切比雪夫窗旁瓣。