[发明专利]子阵级自适应单脉冲的两级干扰抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种子阵级自适应单脉冲的干扰抑制方法。

背景技术

阵列天线由多个按一定规则排列的天线构成。相控阵是一种十分重要的阵列天线形式，在通信、无线电测向、智能天线、地震勘探等领域具有重要应用。它通过移相器控制方向图的波束指向，与传统的机械扫描方法相比具有很大优势。它无需对天线进行机械旋转，大大提高了波束扫描速度，具有快速发现目标的优势；即使在多目标环境下，也可通过改变移相器快速跟踪多个目标。相控阵利用阵元之间的相位差进行测向，可通过增加阵列孔径得到窄波束，从而大大提高测向精度。

在相控阵的每个阵元后接一个数字接收通道(包括混频、放大、滤波及A/D变换等)后，就得到数字阵列的相控阵。数字阵列的相控阵可采用阵列信号处理技术，使许多先进的阵列处理方法得以应用，从而使相控阵系统的性能得到很大提高。数字阵列的相控阵具有传统相控阵不可比拟的优越性，大大提高了相控阵系统的信息检测与处理性能。

很多相控阵系统中阵元数都很多，常常达到数百至数千，此时若仍采用与阵元数同等数量的接收通道，在造价和运算能力上都将无法承受。为此通常采用子阵结构，将若干相邻阵元组合为一个子阵，在每个子阵后接一个接收通道并进行数字化，从而可大大降低阵列成本并减小信号处理的维数。

然而，采用子阵结构后，无法得到每个阵元的数字化输出，只能得到每个子阵的数字化输出，因而常规的阵元级阵列处理方法不再适用，必须采用子阵级阵列处理方法。子阵级阵列处理与常规的阵元级阵列处理有显著不同，存在许多子阵级处理所要解决的特殊问题。

很多相控阵系统采用单脉冲技术进行测角，它基于和、差波束的输出，用几个独立的接收支路同时接收回波信号，通过比较各支路接收的信号以获取角度信息；只利用一个回波脉冲就可确定目标方向。

实际应用中，电子系统可能会受到各种干扰；为保证单脉冲技术中目标检测与角度估计的准确性，必须对其进行抑制。为此可采用自适应技术；应用了自适应技术的单脉冲技术被称为自适应单脉冲，它是单脉冲估计的关键技术。对自适应单脉冲的要求是，在有效抑制干扰的同时应保持良好的单脉冲性能(单脉冲比：即差波束与和波束的方向性函数之比)，以保证角度估计的准确性。

干扰环境下，ADBF(自适应数字波束形成，即Adaptive Digital Beamforming)可有效改善信干噪比，恢复良好的检测性能。对于单脉冲技术，旁瓣干扰下可采用ADBF；因为此时自适应零陷位于旁瓣区域，方向图主波束产生的畸变很小。但在主瓣干扰下不能采用ADBF，因为此时干扰位于波束指向附近，自适应零陷将使方向图的主波束产生很大畸变，从而使自适应单脉冲比与静态应单脉冲比(无干扰时的单脉冲比)相比产生很大误差，导致角度估计的严重偏差。主瓣干扰下，如何在抑制干扰的同时保持良好的单脉冲性能，是自适应单脉冲应解决的关键问题。

国外对主瓣干扰下的自适应单脉冲方法进行了很多研究，其绝大多数是给出某种专门的单脉冲处理方法，使其与自适应方向图兼顾。即使自适应方向图的主波束特性与单脉冲相配合，避免单脉冲性能在主波束零点附近的下降。这些方法包括：1、极大似然(Maximumlikelihood，简写为ML)方法，如R.C.Davies等针对线阵提出3种不同的极大似然单脉冲表达式，在统计意义上解决了角度估计问题；U.Nickel对自适应和波束的极大似然估计进行推广，得到二维单脉冲技术，并提出自适应单脉冲的1阶Taylor展开式；2.最小方差法。即基于最小均方误差进行目标方向搜索，以自适应地确定最优差波束权值。然而上述方法均需利用和、差通道输出，为得到校正的单脉冲比，需要很高的运算代价。R.L.Fante于1999年提出约束自适应单脉冲方法，通过对自适应差波束增加约束条件来抑制单脉冲的角度误差，但降低了系统自由度，并使输出信噪比有所下降。

K.B.Yu等于2001年提出一种对旁瓣干扰和主瓣干扰分别抑制的自适应单脉冲方法：首先利用ADBF技术对旁瓣干扰进行抑制，同时进行主瓣保形；然后再对主瓣干扰进行抑制，同时保持单脉冲性能。然而该方法存在三个不足：1、不适用于子阵级相控阵的应用环境；2、第1级自适应处理后，自适应方向图的旁瓣大大增加；3、单脉冲性能不理想，自适应单脉冲比在偏离波束指向处有较大畸变，其原因在于第1级自适应处理中的主瓣保形效果不好。

发明内容

本发明是为了解决现有的子阵级自适应单脉冲的干扰抑制方法的单脉冲性能较差、运算代价较高的问题，从而提供一种子阵级自适应单脉冲的两级干扰抑制方法。