[发明专利]基于自适应多普勒域波束对消的直达波抑制方法

说明书

本发明涉及一种基于自适应多普勒域波束对消的直达波抑制方法，包含：利用直达波信号的恒模特性，通过空时恒模方法提取直达波信号，并通过相干匹配将阵列时域数据转换为距离‑多普勒域的二维阵列数据；将二维阵列数据进行分块，并在多普勒域通过自适应对角加载波束形成方法进行波束对消，抑制直达波信号并提取目标弱回波信号。本发明在“距离‑多普勒”二维数据域进行自适应波束合成，并对距离维进行分块，且避开多普勒为零的区域，极大改善了基于常规波束合成方法进行直达波抑制时目标弱回波信号抵消且算法自由度大部分用于直达波抑制的问题，提升目标弱回波信号检测性能；在多径、干扰存在下提取直达波信号，性能稳定、可靠，且高效。

技术领域

本发明属于外辐射源直达波抑制技术领域，特别是针对直达波信号具有恒模特性时，提供一种基于自适应多普勒域波束对消的直达波抑制方法。

背景技术

外辐射源雷达是利用非合作的辐射源作为发射信号源对目标探测、跟踪的。与传统有源目标探测技术相比，具有良好的隐蔽性和很强的生存能力、良好的抗有源干扰的能力、对抗隐形目标的能力等优势。因此，该技术引起世界各国的广泛关注，成为各国国防领域对空、对地、对岸预警的有力工具。但是在实际应用中仍然存在一些关键问题需要解决，主要可以概括为外部照射源信号的波形分析与优化选择、直达波信号的提纯、直达波和多径等杂波的抑制、目标的检测与识别和目标的定位与跟踪等，其中，直达波提纯为杂波抑制和目标检测提供参考信号，而直达波和多径等杂波的抑制是后续进行目标定位与跟踪的先决条件。

目前，用于直达波提纯的算法主要有时域的均衡技术、频域上的复倒谱和空域上的自适应波束形成。时域均衡算法虽然可以跟踪信道特性，完成对直达波信号的估计，但在保证一定误差的情况下所需阶数较高；复倒谱技术对雷达脉冲信号处理时可以达到很好的提纯效果，但对某些信号而言，在复倒谱域的分辨率较低，因此不再适用；自适应波束形成的方法能够有效的抑制杂波和干扰，但是由于信号相关性的影响使性能急剧下降。2008年F.Colone等人提出了空时联合恒模算法用于移除参考通道中的多径等杂波，该算法的直达波提纯性能在大多数情况下明显优于单纯的空域恒模算法与时域恒模算法。关于直达波与多径杂波的抑制，目前主要有空域与时域的方法。其中，空域的方法主要是自适应波束形成，这类方法在直达波多径杂波处形成零陷从而达到抑制杂波的目的。但是，通常情况下它需要知道目标回波的先验信息，例如目标的来向等，并且在抑制强直达波时容易抵消弱目标回波信号。时域的方法主要有两类，一类是自适应干扰对消的方法，如BLMS算法、块状NLMS算法、EDS算法等，这类方法需要设置滤波器的阶数，因此对于时延大于滤波器阶数整数倍采样周期的杂波抑制性能急剧下降。另一类为扩展相消法(Extensive CancellationAlgorithm，ECA)。这类算法杂波抑制性能较好，但参考信号包含多径时性能下降且算法计算量大。澳大利亚学者G.Fabrizio提出一种基于自适应多普勒域波束形成方法，该方法通过相干运算提升信噪比，并选择用于计算权值的样本数据有效的实现直达波的抑制和弱目标回波信号的提取，但该方法通过常规波束形成方法提取直达波信号，会导致目标在距离维的模糊。

发明内容

针对现有的直达波信号提取和抑制技术的不足，本发明提供一种基于自适应多普勒域波束对消的直达波抑制方法，有效实现直达波抑制和弱目标回波信号提取，提高目标检测概率。

按照本发明所提供的设计方案，一种基于自适应多普勒域波束对消的直达波抑制方法，包含如下步骤：

步骤1、利用直达波信号的恒模特性，通过空时恒模方法提取直达波信号，并通过相干匹配将阵列时域数据转换为距离-多普勒域的二维阵列数据；

步骤2、将二维阵列数据进行分块，并在多普勒域通过自适应对角加载波束形成方法进行波束对消，抑制直达波信号并提取目标弱回波信号。

上述的，所述的步骤1包含如下内容：

步骤11、使用L通道阵列天线并根据Nyquist采样定理同步采集目标辐射的无线电信号，获取信号的阵列时域数据；