[發明專利]一種動態環境下非平穩干擾的抑制方法及系統

在審

• 申請號: 201811541210.6
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109557513A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 周柱;張茂軍;劉煜
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

1.一種動態環境下非平穩干擾的抑制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：對用陣列天線接收到的信號白化處理并進行時頻分析，估計干擾的波達方向DOA；

步驟1.1：求取接收信號矢量的白化矩陣W；具體方法是：

步驟1.1.1求取接收信號矢量的自相關矩陣R_x，R_x＝E{x(n)x^H(n)}，其中，x(n)表示在時間點n時刻的接收信號矢量；

步驟1.1.2對自相關矩陣進行特征分解；

R_x＝ΦΛΦ^H＝Φdiag[λ₁,λ₂,…,λ_P]Φ^H

其中，Λ是由R_x的前P階特征值組成的對角矩陣，即Λ＝diag[λ₁,λ₂,…,λ_P]，λ₁,λ₂,…,λ_P為自相關矩陣的前P階特征值，Φ為特征值所對應的特征矢量組成的矩陣，

步驟1.1.3：根據特征分解所得到的特征值和特征向量求取接收信號矢量的白化矩陣；

式中為接收機噪聲方差；

步驟1.2：用白化矩陣將接收信號矢量白化，z(n)＝Wx(n)，z(n)為白化后的接收信號矢量，用Wigner-Ville變換求取時頻分布，得到優化后的時頻分布圖；

步驟1.3：從優化后的接收信號時頻分布圖中遴選自源點，具體為：

步驟1.3.1求取白化后接收信號矢量的STFD矩陣序列；

n為時間點，ω為歸一化頻率，l表示偏移量，L表示時頻分析中所取的數據段長度；

步驟1.3.2在每一個時頻點(n,ω)，計算在該時頻點的STFD矩陣的跡，設為ζ，有

ζ＝Trace(E{D_zz(n,ω)})/L

其中，L為時頻分析中所取的數據段長度；

步驟1.3.3設置門限ε_TH選出自源點；當時頻點STFD矩陣的跡ζ＞ε_TH時，0.1≤ε_TH≤0.3，則此矩陣對應的時頻點為自源點；

步驟1.4：估計干擾入射方向；

步驟1.4.1：將各自源點對應的STFD矩陣進行特征分解，獲得特征向量，

矩陣為M維矩陣，對其進行特征值分解得到M個特征值λ₁，λ₂…λ_i…λ_M，及對應的特征向量t₁,t₂…t_i…t_M；

步驟1.4.2：利用MUSIC算法構造空間譜估計：

其中，a(θ)＝exp(-j2πfdcosθ/c),f為入射信號頻率，d為陣元間距，θ為入射信號與天線陣夾角，c為光速；將信號入射角θ從0度到180度變化，所得空間譜的譜峰即是干擾信號入射方向；

步驟2：動態環境下抑制干擾；

步驟2.1：不考慮零陷擴展，求取靜態或低速情況下針對接收信號矢量的協方差矩陣，

式中省去了有用信號項，x(n)為在時間點n時刻的接收信號矢量，θ_i、a_i(θ_i)、r_i分別為第i個干擾的入射方向、導向矢量、干擾功率，為接收機噪聲方差，I為單位矩陣；

步驟2.2：求取不考慮零陷擴展時協方差矩陣在MVDR準則約束下的最優權值

其中，h為有用信號的在陣列天線上的導向矢量，采用MVDR準則的特殊情況簡單約束，則h＝[1,0,L,0]^T，維度為M；

步驟2.3：根據最小方差準則，將零陷展寬下抗干擾轉化為基于接收信號矢量協方差矩陣的二次約束問題：

minf(w)＝||w-w₀||²s.t.w^HQw＝ε (12)

w為零限擴展之后的權值，為平均矩陣，表示對干擾入射角變量積分求平均獲得的干擾入射方向導向矢量協方差矩陣,為在變化區間內的概率密度函數，為干擾入射角，為第i個干擾的導向矢量，

ε為預期的零陷深度，是一個極小值；

步驟2.4：求解零陷加寬后的最優權值w；

步驟2.5：濾波，在獲得最優權值w之后，對接收信號矢量進行矢量加權，即陣列濾波，在動態環境下消除干擾。