[发明专利]无源雷达分组LS-CLEAN微弱目标检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种利用GPS导航卫星作为外辐射源的无源雷达领域内的微弱目标检测方法。

背景技术

无源雷达是指雷达本身不发射电磁波信号而只用目标辐射电磁波信号(外辐射源)进行目标探测和跟踪的雷达，它具有良好的“四抗性能”并具有造价低、隐蔽性强、机动性高等优点。目标辐射的电磁信号可能是目标自身发射的信号，或者是第三方电磁波信号经目标反射后的电磁信号。因此，根据目标辐射信号源的类型，无源雷达可分为两类：一是利用目标自身辐射源的无源雷达，包括待观测的目标自身携带的辐射源，如雷达、通信、应答机、有源干扰和导航等电子设备；二是利用第三方发射信号经目标反射的信号的无源雷达，这类发射源包括地面广播电台、电视台、通信台站、直播电视卫星和卫星导航定位系统等。从雷达体制上讲，它的接收机和发出外辐射源的发射机是异地配置，因此它也属于双(多)基雷达。

基于GPS信号作为外辐射信号无源雷达具有很多传统有源雷达没有的优点：(1)无源雷达接收机由于没有大功率的器件，且不受发射机功率泄漏的影响，从而具有较高的灵敏度；(2)多个接收机工作，可以对干扰源进行无源定位；(3)由于收、发分置，接收机是静默的，也可以机动，所以系统具有抗电子侦查、抗干扰和抗反辐射导弹摧毁的能力；(4)在接收机前置时，可利用空中、空间的照射源，可以探测到发射机的视线以下和远区超低空的目标，抗超低空突防能力强；(5)具有反隐身的效果，由于隐身目标只在鼻锥±30°范围内有极小的雷达截面积(RCS)，而侧向及顶部散射和绕射并没有减小，还很强，使得无源雷达对隐身目标的探测具有很好的效果；(6)由于自身不发射电磁波，无源雷达系统具有隐蔽性和突然性，系统生存能力强。

基于GPS信号的无源雷达的核心技术是无源相干定位技术，其基本的思想是以外辐射源发射的直达波信号作为参考，检测分析目标反射辐射源发射的信号能量，估计出目标反射信号的到达方向、到达时间和多普勒频移等参数，从而实现对目标的定位和跟踪。由于GPS卫星信号属于全向连续波辐射，直达波信号很强，存在多径效应使得杂波较强，而且强目标的回波也会大大干扰微弱目标回波的探测，因此需要对接收到的非合作信号进行杂波抑制和信号处理才能探测到目标。

干扰信号抑制是无源雷达系统在信号处理中所面临的一个关键性技术问题，目前采取的抑制算法主要有：(a)基于自适应波束行成的干扰置零：基本原理是根据接收准则自动的调节天线阵元加权系数的幅度和相位，使代价函数值最小，使系统达到该准则下的最优接收效果，其中最小均方误差(MMSE)和线性约束最小方差(LCMV)准则波束形成是自适应波束形成的两种最优波束形成器；(b)采用自适应滤波算法进行干扰抑制；(c)基于子空间投影的直达波抑制算法：该算法无需传统自适应干扰置零技术所需的干扰方向信息，也无需旁瓣对消技术中的参考通道，而是利用接收端等效信号构造直达波子空间的正交投影矩阵，对接收信号进行投影，从而抑制直达波干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效地抑制直达波干扰、多径干扰、杂波干扰、消除强目标回波旁瓣的遮蔽，能检测到微弱目标回波的无源雷达分组LS-CLEAN微弱目标检测方法。

本发明的目的是这样实现的：将雷达参考信号、目标回波信号的所有采样点平均连续的分组，将每组目标信号分别投影在与该组干扰子空间正交的子空间内，对直达波干扰、多径干扰进行有效抑制，对回波信号进行多普勒补偿，进一步迭代地抑制强目标旁瓣的遮蔽作用，从而准确检测到微弱目标，分组后的LS-CLEAN方法可以更为有效的抑制干扰剩余和强目标旁瓣剩余。

本发明系统中接收通道分为参考通道和目标回波通道两部分，参考通道接收GPS导航卫星的直达信号作为参考，目标回波通道接收GPS信号经目标反射后的信号，此时还存在直达波干扰、多径干扰和强目标对弱目标的干扰作用。本发明采用分组的LS-CLEAN算法的思想是在雷达目标回波通道中，使得干扰抑制后的信号误差平方和最小，即使得下式最小：