[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習(xí)的雷達抗主瓣干擾方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011357984.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112612005B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段克清;楊興家;李想;謝洪途
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S7/292;G06F17/16;G06N3/0464;G06N3/08;G06N3/048
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發(fā)明公開了一種基于深度學(xué)習(xí)的雷達抗主瓣干擾方法，包括：仿真構(gòu)建接收信號模型，利用接收信號模型的協(xié)方差矩陣集合求取初始空間譜數(shù)據(jù)；將接收信號模型對應(yīng)不同主瓣干擾來向和目標來向集合作為標簽；構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將初始空間譜數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，將標簽作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練；將雷達陣列實際接收回波數(shù)據(jù)基于似然估計得到干擾協(xié)方差矩陣，然后經(jīng)數(shù)學(xué)變換處理后得到初始空間譜；將初始空間譜輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到雷達信號空間譜，實現(xiàn)主瓣干擾和目標在空域上的有效分離。本發(fā)明通過構(gòu)建深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對陣列信號來向進行方向分類的方式，實現(xiàn)主瓣干擾和目標在空域的有效分離，從而實現(xiàn)對目標進行有效的檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達信號處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種基于深度學(xué)習(xí)的雷達抗主瓣干擾方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代空間電磁環(huán)境的日益復(fù)雜，主瓣干擾成為當前影響雷達探測性能的一種主要干擾樣式。與傳統(tǒng)旁瓣干擾不同，主瓣干擾信號從雷達波束主瓣進入，因此可獲得與目標信號相當?shù)奶炀€增益，從而使干擾信號能量大幅增加，引起信干比急劇下降，對后續(xù)信號處理造成困難。

當前，雷達領(lǐng)域中對抗主瓣干擾的方式主要是采用陣列自適應(yīng)波束形成技術(shù)，其能夠自適應(yīng)地對空間變換的干擾環(huán)境做出反應(yīng)，在干擾方向自適應(yīng)形成零陷，進而有效濾除干擾。然而，由于主瓣干擾條件下，干擾和目標均位于主瓣波束內(nèi)，自適應(yīng)波束形成技術(shù)在干擾方向形成零陷時導(dǎo)致主波束發(fā)生畸變，同時引起旁瓣電平增高，進而導(dǎo)致目標損失嚴重，輸出信號信干噪比急劇下降。因此，傳統(tǒng)陣列自適應(yīng)波束形成技術(shù)目前無法有效對抗自衛(wèi)式或支援式主瓣干擾。

此外，近幾年提出一種基于稀疏超分辨的方法在空域?qū)⒅靼陜?nèi)干擾和目標進行分離，從而在無需抑制干擾的情況下實現(xiàn)對目標的有效檢測。

相較于傳統(tǒng)高分辨方法，稀疏恢復(fù)類超分辨方法基于各類稀疏重構(gòu)算法可實現(xiàn)陣列空間分辨率的大幅提升，進而可實現(xiàn)目標與主瓣干擾的有效分離。然而，在實際應(yīng)用中，當干擾角度域目標較為接近，即干擾位于主波束3dB寬度以內(nèi)時，干擾與目標的空域相關(guān)性較強，導(dǎo)致稀疏恢復(fù)類超分辨算法性能下降嚴重，無法實現(xiàn)干擾和目標的有效分離；此外，主瓣干擾功率往往遠大于目標回波功率，導(dǎo)致在稀疏恢復(fù)方法只能將干擾有效恢復(fù)，而目標則由于功率太小無法恢復(fù)得到。因此，盡管已有稀疏恢復(fù)類主瓣干擾條件下目標檢測方法，但在實際應(yīng)用中受限于干擾目標相關(guān)性和低信干噪比而往往無法有效工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)無法在主瓣干擾的情況下對目標進行有效檢測的問題，提供了一種基于深度學(xué)習(xí)的雷達抗主瓣干擾方法，其通過構(gòu)建深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對陣列信號來向進行方向分類的方式，實現(xiàn)主瓣干擾和目標在空域的有效分離，從而實現(xiàn)對目標進行有效的檢測。

為實現(xiàn)上述本發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案如下：一種基于深度學(xué)習(xí)的雷達抗主瓣干擾方法，所述的方法包括步驟如下：

S1：仿真構(gòu)建不同主瓣干擾來向和不同信干噪比情況下的接收信號模型，并利用接收信號模型的協(xié)方差矩陣集合求取初始空間譜數(shù)據(jù)；將接收信號模型對應(yīng)不同主瓣干擾來向和目標來向集合作為標簽；

S2：構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將步驟S1得到的初始空間譜數(shù)據(jù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入數(shù)據(jù)，將得到標簽作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出數(shù)據(jù)，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練直至收斂；

S3：將雷達陣列實際接收回波數(shù)據(jù)基于似然估計得到干擾協(xié)方差矩陣，然后經(jīng)數(shù)學(xué)變換處理后得到初始空間譜；

S4：將步驟S3得到的初始空間譜輸入步驟S2訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到雷達信號空間譜，從而實現(xiàn)主瓣干擾和目標在空域上的有效分離。

優(yōu)選地，在步驟S4之后，可將雷達陣列實際接收回波數(shù)據(jù)中的各距離門輸入步驟S2訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，得到目標的距離-方位域，再進行恒虛警檢測處理，實現(xiàn)獲得目標的距離和方位角信息。