[發明專利]雙基地頻率分集陣基于多級自適應波束形成的抗干擾方法

在審

• 申請號: 202210971249.1
• 申請日: 2022-08-12
• 公開（公告）號: CN115327488A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 蘭嵐;孫聞浩;廖桂生;許京偉;朱圣棋;曾操
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G06F17/15;G06F17/16
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 侯瓊;王品華

1.一種雙基地頻率分集陣基于多級自適應波束形成的抗干擾方法，其特征在于雙基地頻率分集陣-多輸入多輸出FDA-MIMO雷達接收端對接收信號進行混頻和匹配濾波，通過多級自適應波束形成最小方差無失真準則MVDR和最小均方誤差準則MMSE設計雙基地FDA-MIMO雷達空域濾波權值，實現復合式主瓣干擾抑制；包括如下步驟：

(1)構建由節點雷達1和節點雷達2組成的雙基地FDA-MIMO雷達系統，其中節點雷達1為具有M個發射陣元和N個接收陣元的共置FDA-MIMO雷達；節點雷達2為具有N個接收陣元，并與節點1中M個發射陣元一起構成的分置FDA-MIMO雷達；

(2)設定節點雷達頻率步進量并發送MIMO信號，獲取經過目標與干擾反射后被接收的回波信號，實現如下：

(2.1)設定發射陣元間信號的頻率步進量為Δf；

(2.2)以第一個發射陣元為參考陣元，獲取第m個發射陣元在t時刻的發射信號s_m(t)；m＝1,2,…,M；

(2.3)計算空間遠場中與雷達距離為R_s、角度為θ_s的目標相對于第m個發射陣元的傳播時延τ_m；

(2.4)獲取發射信號s_m(t)經過傳播時延τ_m到達目標處，再經過目標反射后被第n個接收陣元接收的信號

(2.5)根據步驟(2.4)分別得到每個接收陣元與不同發射陣元間接收通道上，信號經過目標與干擾反射后被接收的回波信號；

(3)構建節點雷達的發射導向矢量與接收導向矢量，得到總接收信號，實現如下：

(3.1)對每個接收通道上的回波信號進行數字混頻，并利用混頻后的接收信號構造匹配濾波器，利用其進行匹配濾波，獲取第m個發射陣元經過目標反射后到達第n個接收陣元的目標回波信號y_s,mn(t)；

(3.2)將每個接收通道的信號矢量整合為一個MN×1的列向量，得到目標的總接收信號y_s：

其中，[·]^T表示轉置操作，ξ_s＝ξexp{-j2πf₀τ_s}表示為回波信號的散射系數，a_t(R_s,θ_s)和a_r(θ_s)分別代表節點雷達真實目標的等效發射導向矢量和接收導向矢量，表示克羅內克乘積操作；

(3.3)分別根據節點雷達第k個假目標的發射導向矢量a_t(R_jk,θ_jk)與接收導向矢量a_r(θ_jk)、壓制式干擾的發射導向矢量n_am與接收導向矢量a_r(θ_m)，獲取旁瓣欺騙式干擾的總信號模型y_j和主瓣壓制式干擾的總信號模型y_m：

其中，ξ表示假目標回波信號的復包絡，ξ_j,k＝ξ_jexp{-j2πf₀τ_j,k}表示假目標回波信號的復包絡，代表第k個假目標相對于第m個發射陣元的傳播時延；θ_m為主瓣壓制式干擾空間中的角度；

(3.4)對接收端的信號矢量進行整合，得到節點雷達總接收信號y：

y＝y_s+y_j+y_m；

(4)對節點雷達總接收信號y進行一級自適應波束形成處理，得到旁瓣欺騙式干擾抑制后的信號：

(4.1)利用空域內的發射導向矢量與接收導向矢量構造剩余噪聲，并利用剩余噪聲對采樣協方差矩陣進行補償操作，得到補償后的干擾加噪聲協方差矩陣R_j+n；

(4.2)根據MVDR準則，用補償后的干擾加噪聲協方差矩陣R_j+n構建節點雷達一級自適應波束形成權矢量w(R_s,θ_s)：

其中，μ表示波束形成常數；

(4.3)根據下式得到旁瓣欺騙式干擾抑制后的信號z：

z＝w^H(R_s,θ_s)y，

其中，(·)^H表示共軛轉置操作；

(5)根據步驟(2)-(4)分別得到節點雷達1和節點雷達2的旁瓣欺騙式干擾抑制后的信號z₁和z₂；

(6)對雙基地FDA-MIMO雷達總接收信號進行二級自適應波束形成處理，得到主瓣干擾抑制后的信號：

(6.1)構建雙基地FDA-MIMO雷達一級自適應波束濾波后的數據矢量Z:

(6.2)利用MMSE準則構建雙基地FDA-MIMO雷達二級自適應波束形成權矢量Φ(R_s,θ_s)：

其中，E(·)表示數學期望，Φ₁₁、Φ₁₂分別表示節點雷達1的自相關系數和互相關系數，Φ₂₁、Φ₂₂分別表示節點雷達2的自相關系數和互相關系數；

(6.3)根據下式得到經過二級自適應波束形成后的輸出信號D：

D＝Φ(R_s,θ_s)^-1Z。