[發(fā)明專利]基于改進(jìn)IAA波束形成的低空目標(biāo)測向方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110450689.8
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN113030843B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戶盼鶴;蘇曉龍;劉振;沈親沐
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S3/14
• 分類號(hào): G01S3/14
• 代理公司: 湖南企企衛(wèi)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43257
• 代理人: 任合明

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于改進(jìn)IAA波束形成的低空目標(biāo)測向方法，包括以下步驟：S1：構(gòu)建低空環(huán)境下混合信號(hào)模型；S2：空間差分處理不相關(guān)信號(hào)；S3:重構(gòu)差分矩陣；S4:分離相干信號(hào)和DOA估計(jì)；S5：抑制相干干擾信號(hào)。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：本發(fā)明通過對(duì)差分矩陣進(jìn)行優(yōu)化以構(gòu)造出新的差分矩陣，從而提高測向精度。同時(shí)，本發(fā)明結(jié)合IAA算法得到的相干信號(hào)空間譜，構(gòu)建干擾噪聲協(xié)方差矩陣來對(duì)空域相鄰的相干干擾信號(hào)進(jìn)行抑制。本發(fā)明不僅能夠有效提高低空目標(biāo)探測的環(huán)境適應(yīng)性，而且對(duì)于促進(jìn)低空目標(biāo)無源測向向?qū)嵱没⒕?xì)化方向發(fā)展提供技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于改進(jìn)迭代自適應(yīng)(Iterative Adaptive Approach,IAA)波束形成的低空目標(biāo)測向方法。

背景技術(shù)

低空目標(biāo)一般具有地形和地物遮蔽，且可以超低空飛行，一來可能處于雷達(dá)盲區(qū)，二來目標(biāo)信號(hào)淹沒在強(qiáng)烈地海雜波、多徑干擾之中，在時(shí)域、空域、頻域等都難以分離。此外，隨著人工智能技術(shù)的應(yīng)用，以導(dǎo)彈、無人機(jī)為主要形式的低空目標(biāo)不僅能夠自主改變軌跡躲避有源雷達(dá)的探測定位，而且還能對(duì)其進(jìn)行智能識(shí)別、欺騙干擾和攻擊摧毀，現(xiàn)有的雷達(dá)探測手段面臨著全新的挑戰(zhàn)。

近年來，基于雷達(dá)外輻射源的無源探測系統(tǒng)具有隱蔽探測、抗電磁干擾以及反隱身等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)比廣播、電視等商業(yè)輻射源有更遠(yuǎn)的探測距離和更高的分辨率，得到了雷達(dá)學(xué)術(shù)和工業(yè)界的廣泛研究。然而，針對(duì)低空這一特定環(huán)境，利用雷達(dá)輻射源進(jìn)行目標(biāo)測向在信號(hào)處理上尚存在以下問題：一方面，低空環(huán)境復(fù)雜多變，強(qiáng)雜波、多徑效應(yīng)導(dǎo)致無源接收時(shí)存在大量的不相關(guān)和相干信號(hào)，而大多文獻(xiàn)僅從多徑或雜波其中一個(gè)方面進(jìn)行信號(hào)建模和測向算法研究，缺乏考慮不相關(guān)和相干信號(hào)間的相互干擾問題；另一方面，基于雷達(dá)外輻射源的無源探測屬于非合作工作體制，受限于外輻射源特性，在信號(hào)處理中極易出現(xiàn)低信噪比、小樣本數(shù)等不利條件，此時(shí)現(xiàn)有的空間平滑類陣列測向方法難以解決不相關(guān)信號(hào)和相干信號(hào)的分離、抑制以及波達(dá)方向(Direction of Arrival,DOA)估計(jì)問題，特別是低空環(huán)境中，該類算法將產(chǎn)生較大誤差，甚至完全失效。

發(fā)明內(nèi)容

為解決低空環(huán)境中低信噪比、小樣本數(shù)及空域不相關(guān)和相干信號(hào)同方向入射等帶來的陣列測向問題，本發(fā)明基于迭代自適應(yīng)(Iterative Adaptive Approach,IAA)技術(shù)(Yardibi T,Li J,Stoica P,Xue M,Baggeroer A B.Source localization and sensing:A nonparametric iterative adaptive approach based on weighted least squares[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.2009,37(10):1317～1322.)，提出一種基于改進(jìn)IAA波束形成的低空目標(biāo)測向方法。首先利用空間差分技術(shù)去除不相關(guān)信號(hào)在陣列協(xié)方差矩陣中的貢獻(xiàn)，隨后對(duì)空間差分矩陣進(jìn)行優(yōu)化構(gòu)造新的差分矩陣，利用IAA算法對(duì)剩余相干信號(hào)進(jìn)行分離和DOA估計(jì)，最后提出基于IAA空間譜的協(xié)方差矩陣重建波束形成方法對(duì)空域相鄰的相干干擾進(jìn)行抑制，從而得到目標(biāo)信號(hào)DOA估計(jì)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于改進(jìn)IAA波束形成的低空目標(biāo)測向方法，該方法包括以下步驟：

S1：構(gòu)建低空環(huán)境下混合信號(hào)模型。

無源探測系統(tǒng)主要由參考天線，接收天線和接收機(jī)組成，系統(tǒng)工作時(shí)利用參考天線截獲外輻射源信號(hào)，利用接收天線截獲目標(biāo)反射的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的檢測、跟蹤和定位等功能。

為了便于分析，假設(shè)遠(yuǎn)場窄帶信號(hào)以角度θ入射到陣元間隔為d的均勻線性陣列天線上，陣元數(shù)為M。令第一個(gè)陣元為參考陣元，則導(dǎo)向矢量可表示為

其中，λ表示信號(hào)波長，[·]^T表示進(jìn)行轉(zhuǎn)置處理。