[发明专利]一种采用盲源分离的外辐射源雷达直达波恢复方法

权利要求书

1.一种采用盲源分离的外辐射源雷达直达波恢复方法，其特征在于，包括以下几个步骤：

(1)通过N单元一维等间隔线阵接收调频广播外部电磁波信号x1(n),…,xN(n)，通过数字波束形成技术合成数字波束ys(n),y1(n),y2(n),…,yJ(n)；其中，N为天线单元个数；

(2)在所述数字波束ys(n),y1(n),y2(n),…,yJ(n)形成以后，将参考电台的波束信号yS(n)与J个干扰电台的波束信号y1(n),y2(n)…,yJ(n)共同输入瞬时ICA盲源分离模块，通过瞬时ICA盲源分离算法进行盲源分离；然后，将盲源分离的输出信号p0(n),p1(n),…,pJ(n)通过解模糊处理模块进行相关峰值判别，从而得到参考电台信号q(n)；

(3)将ys(n),y1(n),y2(n),…,yJ(n)分别输入空域-快时间域模块的多个FIR滤波器，通过多维空域-快时间域算法进行二维自适应滤波处理，输出得到监测通道信号z(n)；

(4)基于步骤(2)得到的参考电台信号q(n)与步骤(3)得到的监测通道信号z(n)，计算得到目标的时延多普勒平面；

步骤(1)中，N单元一维等间隔线阵中第i个阵列的接收信号具有如下形式：

x i ( n ) = Σ m = 0 M - 1 a i ( θ m ) h ( m ) s ( n ) + Σ k = 0 K - 1 Σ l = 0 L - 1 b i ( θ l k ) c k ( l ) J k ( n ) + ϵ ( n ) - - - ( 1 ) ]]>

式中，n表示离散时间，s(n)表示参考电台信号，Jk(n)表示干扰电台信号，ε(n)表示高斯白噪声，具有零均值和单位方差；h(n-m)为参考电台的直达波与多径，共M条；ai(θm)表示阵列第i个单元的第m条多径对应的阵列流形；ck(n-l)为第k个干扰电台的第l条直达波与多径，共L条，而bi(θlk)表示阵列第i个单元的第k个干扰电台第l条多径对应的阵列流形；m表示参考电台多径序号、M表示参考电台多径数量、k表示干扰电台序号、K表示干扰电台数量、l干扰电台多径序号、L干扰电台多径数量；

N单元一维等间隔线阵中第l个波束输出形式如下：

y l ( n ) = Σ i = 0 N - 1 β i x i ( n ) - - - ( 2 ) ]]>

β i = α i e j 2 π d λ ( i - 1 ) s i n θ - - - ( 3 ) ]]>

式中，αi表示幅度加权，λ表示雷达波长，θ为波束指向角，d为阵元间隔，j表示复数；对于参考电台与同频干扰电台而言，都存在直达波与多径杂波的叠加问题；因此对于雷达接收天线阵列的一个单元而言，式(1)属于卷积混合模型；

为了简化处理，形成针对干扰电台和参考电台的波束，从而提高相应干扰电台与参考电台的直达波信号强度，同时抑制多径的强度；当多径从副瓣进入时，对于对准直达波的波束而言，系统模型简化为

x i ( n ) = a i ( θ 0 ) a i ( θ 0 ) h ( 0 ) s ( n ) + Σ k = 0 K - 1 b i * ( θ 0 ) b i ( θ 0 ) c k ( 0 ) J k ( n ) + ϵ ( n ) - - - ( 4 ) ]]>

该模型即瞬时混合模型，其中，θ0为当前波束指向；

步骤(2)中，所述瞬时ICA盲源分离算法具体的步骤如下：

(2-1)设定输入，为波束形成的多波束构成的向量

Y＝[yS,y1,…,yJ]T (5)

式中[·]T表示转置运算；

(2-2)设定输出

P＝[p1,p2,…,pJ+1]T (6)

(2-3)设定非线性函数

g ( y ) = 1 a 1 log 2 cosh ( a 1 y ) - - - ( 7 ) ]]>

式中log2[·]表示以2为底的对数，cosh(·)表示双曲余弦，a1表示变换系数；

(2-4)设定非线性函数一阶导数

g'(y)＝tanh(a1y)，1≤a1≤2 (8)

式中tanh(·)表示双曲正切函数；

(2-5)初始化权向量

w(0)＝0，n＝0(9)

(2-6)权向量更新

w(n+1)＝E{Yg[wT(n)Y]}-E{g'[wT(n)Y]}w(n) (10)

式中E{·}表示求数学期望；

(2-7)权向量归一化

w ( n + 1 ) = w ( n + 1 ) | | w ( n + 1 ) | | - - - ( 11 ) ]]>

式中||·||表示求模运算；

(2-8)第i个盲源分离输出分量

pi＝wY (12)

步骤(2)中，令pl(n)为盲源分离的第l个输出，设参考台波束指向为第l个波束输出，采用ys(n)表示，则盲源分离结果与参考电台互相关函数可采用下式计算

Arl(n)＝IFFT{FFT[pl(n)]·{FFT[ys(n)]}*} (13)

上式中FFT[·]表示快速傅里叶变换，IFFT[·]表示快速逆傅里叶变换，{·}*表示共轭运算；峰值最大的输出对应的结果即为参考电台信号q(n)的输出。