[发明专利]一种用于弱目标检测的宽波束干扰抑制方法

权利要求书

1.一种用于弱目标检测的宽波束干扰抑制方法，包括：

步骤1)空间线阵接收远距离目标的宽带信号，对线阵各阵元接收的信号在时域作快速傅里叶变换，生成线阵各阵元信号的时域频谱；将空间线阵划分为若干个重叠子阵；对所述重叠子阵的信号时域频谱作相位补偿，并形成波束域输出，得到子阵方位谱图；其中，所述步骤1)具体包括：

步骤1-1)空间线阵接收远距离目标的宽带信号，得到M个阵元信号x[d_m,t]，m为阵元序号，m＝1,2,...,M，d_m＝md为第m阵元的位置，d为阵元间距；在时域将信号分为N个快拍，记为快拍1,2,…,n,…,N，每个快拍x_n[d_m,t]长度为L，对第n快拍信号在时间域上做快速傅里叶变换，得到第m阵元第n快拍信号的时域频谱X(m,f)：

其中，t为时间，f为频率，L为采样点数，取值为自然数；若信号采样率为F_s，则采样点数L为：

μ为频域分辨率，表示不小于·的最小整数；

步骤1-2)根据需抑制的干扰的数量y将空间线阵划分为y+1个重叠子阵；设其中的相邻两个重叠子阵第i和第i+1子阵；第i和第i+1子阵首阵元序号差为D；所述相邻两个重叠子阵首阵元序号分别为m_i＝(i-1)D和m_i+1＝iD，每个子阵阵元数为M-yD，所述相邻两个重叠子阵信号的时域频谱分别记为X⁽ⁱ⁾(f)和X⁽ⁱ⁺¹⁾(f)：

X⁽ⁱ⁾(f)＝[X(m_i+1,f),X(m_i+2,f),…,X(m_i+M-yD,f)]^T    (3)

X⁽ⁱ⁺¹⁾(f)＝[X(m_i+1+1,f),X(m_i+1+2,f),...,X(m_i+1+M-yD,f)]^T    (4)

其中，i＝1,2,...y；y＞＝1，T表示转置运算；

步骤1-3)确定第m阵元的频谱X(m,f)的频带范围[f_min,f_max]，f_min为频率最小值，f_max为频率最大值，对频带范围内的每一个频率分量分别进行相位补偿，并将相位补偿后的数据分别合成所述相邻两个重叠子阵波束输出BF_l⁽ⁱ⁾(θ)和BF_l⁽ⁱ⁺¹⁾(θ)；

BF_l⁽ⁱ⁾(θ)＝w^(i)H(θ)·X⁽ⁱ⁾(m,f)    (5)

BF_l⁽ⁱ⁺¹⁾(θ)＝w^(i+1)H(θ)·X⁽ⁱ⁺¹⁾(m,f)    (6)

其中，θ为扫描方位角，取值0～180度，上标H表示复共轭转置运算，l为需要抑制的第l个干扰，l＝1,2,...y；所述相邻两个重叠子阵的加权矢量分别为w⁽ⁱ⁾(θ)和w⁽ⁱ⁺¹⁾(θ)：

c为声音在海洋中传播速度；

对于θ＝θ_m方向的干扰，所述相邻两个重叠子阵的波束输出关系为：

根据所述相邻两个重叠子阵的波束输出BF_l⁽ⁱ⁾(θ)和BF_l⁽ⁱ⁺¹⁾(θ)，得到相邻两个重叠子阵的方位谱图；

步骤2)利用子阵方位谱图，确定干扰方位，对所述波束域输出进行干扰抑制加权，利用期望的零陷宽度对干扰抑制加权进行修正得到零陷加权，通过零陷加权向量控制波束域输出的干扰抑制宽度，得到干扰抑制后的方位谱图，实现强干扰背景下强干扰的抑制和弱目标的检测；其中，所述步骤2)具体包括：

步骤2-1)根据所述相邻两个重叠子阵的波束输出BF_l⁽ⁱ⁾(θ)和BF_l⁽ⁱ⁺¹⁾(θ)形成的重叠子阵方位谱图，确定干扰方位，强干扰形成的峰值要远大于信号峰值，取方位谱图中出现最大峰值的方位为干扰方位θ_m；

步骤2-2)基于干扰方位θ_m计算干扰抑制加权矢量并进行修正，得到修正后的干扰抑制加权矢量w′_IS(θ|θ_m)：

w′_IS(θ|θ_m)＝weight_null(θ)·w_IS(θ_m)    (13)

其中，子阵级干扰抑制加权矢量w_IS(θ_m)：

零陷加权矢量weight_null(θ)由第i和第i+1子阵首阵元序号差D、干扰方位θ_m、期望抑制的零陷宽度Δ确定，为：

步骤2-3)利用修正后的加权矢量w′_IS(θ|θ_m)对所述相邻两个重叠子阵的波束输出进行干扰抑制加权，得到对方位θ_m抑制后的第i个波束输出

步骤2-4)依次求解所有相邻重叠子阵的波束输出，写为向量形式：

判断是否存在其他需抑制的干扰方位，即l＜y是否成立，若存在其他需抑制的干扰方位，判断结果为“是”，则l＝l+1，返回步骤2-1)继续执行；

如果“否”，则对期望抑制的干扰方位完成遍历，记此时波束输出为BF_y+1(θ)，执行步骤2-5)；

步骤2-5)根据波束输出BF_y+1(θ)的输出结果，得到干扰抑制后的方位谱图，从而实现强干扰背景下强干扰的抑制和弱目标的检测。