[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于雷達(dá)外輻射源的低空目標(biāo)無(wú)源測(cè)向方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110450806.0
• 申請(qǐng)日: 2021-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113093095A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戶(hù)盼鶴;蘇曉龍;劉振;沈親沐
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S3/14
• 分類(lèi)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，尤其涉及一種基于雷達(dá)外輻射源的低空目標(biāo)無(wú)源測(cè)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:協(xié)方差矩陣重構(gòu)；S4:相干信號(hào)DOA估計(jì)。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果：針對(duì)低空環(huán)境下強(qiáng)雜波和多徑效應(yīng)導(dǎo)致不相關(guān)信號(hào)和相干信號(hào)同時(shí)存在情況下的測(cè)向問(wèn)題，本發(fā)明充分結(jié)合了空間差分方法和IAA算法的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)最小二乘的迭代方式進(jìn)行計(jì)算，對(duì)數(shù)據(jù)快拍要求低，有利于在工程化實(shí)踐中應(yīng)用。本發(fā)明對(duì)于提高低空目標(biāo)探測(cè)的環(huán)境適應(yīng)性，促進(jìn)以雷達(dá)為外輻射源的低空目標(biāo)無(wú)源測(cè)向向?qū)嵱没⒕?xì)化方向發(fā)展起到重要作用。

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，尤其涉及一種基于雷達(dá)外輻射源的低空目標(biāo)無(wú)源測(cè) 向方法。

背景技術(shù)

導(dǎo)彈、無(wú)人機(jī)的雷達(dá)截面積小，且可以低空、超低空飛行，可能處于雷達(dá)盲區(qū)，同時(shí)低 空環(huán)境復(fù)雜多變，目標(biāo)淹沒(méi)在多徑、雜波之中，在時(shí)域、空域、頻域等都難以分離。此外，采用人工智能技術(shù)的低空武器不僅能夠自主改變軌跡躲避有源雷達(dá)的探測(cè)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(cè)手段面臨著嚴(yán)峻威脅。近年來(lái)，利 用第三方雷達(dá)輻射源的無(wú)源探測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間/空中目標(biāo)的檢測(cè)、跟蹤和定位，具有結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力強(qiáng)以及反隱身目標(biāo)等優(yōu)勢(shì)，在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界引起了廣泛 的研究熱潮。相對(duì)于傳統(tǒng)調(diào)頻廣播、電視、導(dǎo)航衛(wèi)星等外輻射源，以雷達(dá)為外輻射源具有更 遠(yuǎn)的探測(cè)距離、更高的分辨率等特點(diǎn)，對(duì)于促進(jìn)低空目標(biāo)測(cè)向能力綜合躍升、補(bǔ)充完善低空 目標(biāo)探測(cè)體系能力建設(shè)具有非常重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。然而，針對(duì)低空環(huán)境下這一特 殊背景，以雷達(dá)為外輻射源開(kāi)展低空目標(biāo)無(wú)源測(cè)向在信號(hào)處理中面臨新的技術(shù)難題：一方面， 低空強(qiáng)雜波和多徑效應(yīng)使得無(wú)源接收機(jī)中有大量的不相關(guān)和相干信號(hào)，現(xiàn)有的陣列測(cè)向技術(shù) 手段往往只考慮不相關(guān)和相干干擾中的一個(gè)方面，缺乏考慮它們同方向入射時(shí)的相互干擾情 形；另一方面，非合作的工作方式受制于外輻射源特性，在低信噪比小樣本條件下傳統(tǒng)陣列 測(cè)向方法難以實(shí)現(xiàn)不相關(guān)信號(hào)和相干信號(hào)的分離和波達(dá)方向(Direction of Arrival，DOA)估 計(jì)，從而影響最終的低空目標(biāo)測(cè)向結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于雷達(dá)外輻射源的低空目標(biāo)無(wú)源測(cè)向方 法。該方法結(jié)合分步處理思想，首先采用利用空間差分技術(shù)去除不相關(guān)信號(hào)在協(xié)方差矩陣中 的貢獻(xiàn)，隨后對(duì)空間差分矩陣進(jìn)行重構(gòu)優(yōu)化，最后利用迭代自適應(yīng)算法對(duì)剩余相干信號(hào)進(jìn)行 DOA估計(jì)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于雷達(dá)外輻射源的低空目標(biāo)無(wú)源測(cè)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。

為了便于分析，假設(shè)遠(yuǎn)場(chǎng)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(zhǎng)，[·]^T表示進(jìn)行轉(zhuǎn)置處理。

不失一般性，假設(shè)有K個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶混合信號(hào)，包括K_c個(gè)相干信號(hào)和K_u個(gè)不相關(guān)信號(hào)，即K＝K_u+K_c，其中K_c個(gè)相干信號(hào)劃分為G個(gè)相干信號(hào)組，表示來(lái)自G個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信號(hào)源。 令其中g(shù)為相干信號(hào)組變量，表明在第g個(gè)相干信號(hào)組里有L_g個(gè)多徑信號(hào)， g＝1,…,G。假設(shè)第g個(gè)相干信號(hào)組的第l_g個(gè)多徑信號(hào)的入射角度為多徑系數(shù)為 l_g＝1,…,L_g。

假設(shè)K_u個(gè)不相關(guān)信號(hào)和K_c個(gè)相干信號(hào)在不同的信號(hào)組，那么低空環(huán)境下的混合信號(hào)模 型可以表示為