[发明专利]一种基于ISL约束的抗射频干扰设计方法

说明书

本发明公开了一种基于ISL约束的抗射频干扰设计方法，在该方法中为控制回波信号经过匹配滤波器后的距离旁瓣水平，本发明对波形优化问题进行建模时使用设计波形的自相关ISL不高于指定阈值进行约束。同时针对本发明提出的问题模型，给出了一种基于ADMM和MM方法的迭代求解算法。与目前抗干扰波形设计中采用的相似度约束的方法相比，ISL约束对旁瓣的控制更为直接，且更贴合实际工程需求，避免了相似性约束中相似度门限设置的问题。

技术领域

本发明涉及抗干扰通信技术领域，具体涉及一种基于ISL约束的抗射频干扰设计方法。

背景技术

高频雷达通常需要与短波通信、广播电台等设备共用频段，因此其回波中往往不可避免地存在射频干扰。在经过距离-多普勒(Range-Doppler,RD)处理后，宽带射频干扰将表现为大面积或遍布整个RD图的不规则条纹，而窄带射频干扰则呈现为在固定多普勒频率上平行于距离轴的细长直线。由于射频干扰的能量很强，其存在很容易掩盖目标，致使目标无法被雷达检测或识别。

基于环境感知的波形(Environmental Sensing Based Waveform,ESBW)设计是一种能够有效抑制射频干扰的技术。通过ESBW设计抑制干扰的流程图1所示，雷达首先对环境进行监测，并利用监测数据获取环境中干扰特性(如干扰的协方差矩阵等)作为先验知识。然后根据先验信息和特定的工程需求建立相应的抗干扰波形设计问题并进行求解。雷达利用ESBW设计技术，发射具有抗干扰性能力的波形，则接收端信号处理时无需再进行干扰抑制。

通常，在当前的抗干扰波形设计方法中，通常采用最大化接收滤波器(以匹配滤波器最为常见)的输出信干噪比(Signal to interference plus noise,SINR)作为波形设计的目标函数，并采用相似性约束对波形的旁瓣水平进行控制，以期回波信号经过滤波器后产生的距离旁瓣较低，从而减小邻近距离单元内的强杂波/目标对当前距离单元内的目标检测的影响。

经典的基于相似度约束的抗干扰波形设计问题建模如下：

其中s为待设计波形，R_I表示干扰加噪声的协方差矩阵。在该方法中对旁瓣水平的控制采用了相似性约束。即给定一个自相关旁瓣水平低的参考波形s₀，通过限制设计波形s和参考波形s₀之间的范数距离，来保证s也具有较低的自相关旁瓣水平。一般来说，β越小，设计波形s的自相关旁瓣水平越低。

在工程中，回波信号经过滤波器后的输出距离旁瓣水平也是十分值得关注的。距离旁瓣水平表征相邻距离单元内回波信号对当前距离单元目标探测的影响程度。若距离旁瓣过高，则邻近距离单元中的强杂波等会通过旁瓣泄露影响雷达对当前探测单元中的目标的检测，引起目标分离困难或虚警率过高等问题。一般来说，当使用匹配滤波器进行接收时，对距离旁瓣的要求可以转化为对波形自相关旁瓣的要求。工程中，一般要求波形的自相关ISL/PSL低于给定阈值，即：

其中ε和ε'是对应的阈值，是一个元素由0和1构成的位移矩阵：

为了避免放大器出现非线性失真和效能浪费，通常还希望设计波形具有恒模特性，即：

其中N为发射波形的设计点数。