[发明专利]一种阵列天线主瓣干扰抑制方法及系统

说明书

本发明公开一种阵列天线主瓣干扰抑制方法及系统。方法包括：获取阵列天线信号模型；根据所述阵列天线信号模型采用泰勒估计方法，得到高精度的协方差矩阵；根据所述高精度的协方差矩阵，确定干扰子空间；获取主瓣区域子空间；根据所述主瓣区域子空间和所述干扰子空间，采用子空间求交集方法确定投影矩阵；根据所述投影矩阵对干扰加噪声信号进行预处理，得到预处理后的协方差矩阵；采用对角加载方法对所述预处理后的协方差矩阵进行修正，得到修正后的协方差矩阵；根据所述修正后的协方差矩阵，确定自适应权矢量；根据所述自适应权矢量，确定阵列输出信号。本发明的方法或系统能够有效抑制多个主瓣干扰，并在低快拍条件下保持良好的稳健性。

技术领域

本发明涉及主瓣干扰领域，特别是涉及一种阵列天线主瓣干扰抑制方法及系统。

背景技术

随着电子对抗愈加严峻，对雷达抗干扰性能的要求也越来越高，相控阵雷达凭借灵活的波束控制性能被广泛应用。自适应波束形成技术(adaptive beam forming,ABF)能够实现在未知干扰方向上形成零陷，较好地抑制旁瓣干扰。但是当干扰进入主瓣时，传统的ABF会在主瓣内形成零陷，导致方向图畸变，严重影响雷达的探测性能，例如会使单脉冲雷达的测角曲线失真，大大降低其测角精度。

为了解决上述问题，研究人员提出了两种主瓣干扰的抑制思路。第1种是大规模辅助阵列法，即通过构造大规模辅助阵列扩大天线口径，从而减小天线的主瓣宽度，将主瓣干扰转换为旁瓣干扰加以抑制。然而随着天线尺寸的增大，阵元数量的增加，天线的成本、功耗、重量也会随之增加。因此，辅助阵列法不便于工程实现。第2种是数据预处理法，即通过天线接收的快拍数据，从中提取主瓣干扰的相关信息并构造预处理矩阵对接收信号进行预处理，从而抑制主瓣干扰。相比于辅助阵列法，后者的硬件开销小，易于工程实现。但是数据预处理法对算法设计要求高，运用不同的抗干扰算法得到的输出信干噪比(signal-to-interference-plus-noise ratio,SINR)差异较大。

现有技术提出了一种基于阻塞矩阵预处理的主瓣干扰抑制算法(blockingmatrix preprocessing,BMP)。该方法利用主瓣干扰的方位角构造阻塞矩阵并对接收数据进行阻塞矩阵预处理。该方法在去除主瓣干扰的同时也降低了天线的自由度。现有技术提出了一种基于特征投影矩阵预处理的主瓣干扰抑制算法(eigen-projection matrixpreprocessing,EMP)。该方法通过对干扰加噪声协方差矩阵(interference-plus-noisecovariance matrix,INCM)进行特征分解，将空域信号在能域上展开，得到干扰子空间和噪声子空间。EMP的核心是从干扰子空间中提取主瓣干扰对应的特征向量，并用其构造特征投影矩阵去除主瓣干扰。但是，特征投影预处理会造成协方差矩阵失配，引起方向图的主波束偏移。为了克服主波束偏移，现有技术提出了一种改进的EMP算法，其主要思想是进行协方差重构，使得波束形成性能稳健。但是该方法只能抑制单个主瓣干扰。为解决多个主瓣干扰的抑制问题，现有技术中还提出了一种基于子空间矩阵滤波和协方差重构的主瓣干扰抑制算法(subspace matrix filtering,SMF)。该方法通过对干扰子空间进行矩阵滤波，从而提取主瓣干扰对应的特征向量。矩阵滤波器本质上是一个空域滤波器，它的作用是保证主瓣区域内的信号不受影响，阻塞主瓣区域外的信号通过。将其转换为凸问题，利用cvx工具箱求解最优的滤波矩阵。SMF的计算复杂度较高，并且在低快拍条件下鲁棒性较差。传统的采样协方差矩阵在低快拍条件下估计误差较大，因而导致输出SINR降低，并提出利用泰勒估计法代替传统的采样协方差矩阵，提高协方差矩阵的估计精度。该方法有效提高了低快拍条件下的输出SINR。但是该方法应用在多个主瓣干扰环境下效果下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种阵列天线主瓣干扰抑制方法及系统，能够有效抑制多个主瓣干扰，并在低快拍条件下保持良好的稳健性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种阵列天线主瓣干扰抑制方法，包括：