一種相控陣?yán)走_(dá)降維四通道抗主副瓣干擾的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種相控陣?yán)走_(dá)降維四通道抗主副瓣干擾的 方法，可用于相控陣?yán)走_(dá)抗主副瓣干擾，從而實(shí)現(xiàn)和差跟蹤。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著當(dāng)今電磁環(huán)境的日益復(fù)雜化，干擾式樣的多樣化，各種有意或者無(wú)意的人為 的或是自然的電磁干擾導(dǎo)致陣列系統(tǒng)受到臨時(shí)的或者是可逆性的影響和破壞，增加了信號(hào) 處理的復(fù)雜度和困難性。面對(duì)存在天線波束主體而不是旁瓣部分的干擾，常用的典型ADBF 會(huì)惡化天線主波束形成，并造成譜峰偏移，旁瓣電平上升的后果，嚴(yán)重影響目標(biāo)信號(hào)的測(cè)向 性能和角度跟蹤的精度。同樣的，主瓣內(nèi)外均存在干擾時(shí)，自適應(yīng)單脈沖技術(shù)在主波束的內(nèi) 外均會(huì)形成凹口，也會(huì)使方向圖嚴(yán)重變形，目標(biāo)的估計(jì)會(huì)產(chǎn)生較大誤差。因此，能夠很好的 協(xié)調(diào)調(diào)零抗干擾性能與波束保形測(cè)角性能是很重要的。
[0003] 針對(duì)上面的問(wèn)題，已經(jīng)有很多算法被提出。李榮峰，王永良等發(fā)表的文章"主瓣抗 干擾下自適應(yīng)方向圖保形方法的研究"（《現(xiàn)代雷達(dá)》2002, 24 (3) : 50-55)，運(yùn)用的就是最典 型的主瓣抗干擾及保形的方法基于阻塞矩陣預(yù)處理的干擾抑制保形方法（BMB)，及基于特 征投影預(yù)處理（EPB)的干擾抑制保形方法，但是對(duì)于大型陣來(lái)說(shuō)，構(gòu)造主瓣抗干擾矩陣太 麻煩，運(yùn)算復(fù)雜度太大，因此胡航，張皓在電子學(xué)報(bào)上發(fā)表了"一種改進(jìn)的兩級(jí)子陣級(jí)自適 應(yīng)單脈沖方法"（《電子學(xué)報(bào)》2009, 37 (9): 1996-2003)。提出了先進(jìn)行大型陣降維，然后對(duì) 子陣進(jìn)行處理，利用四通道單脈沖系統(tǒng)模型，分兩級(jí)進(jìn)行主瓣內(nèi)外抗干擾，第一級(jí)先撇除主 波束內(nèi)的干擾，對(duì)剩下的旁瓣干擾進(jìn)行調(diào)零的同時(shí)確保主波束形狀；第二級(jí)對(duì)主瓣進(jìn)行自 適用調(diào)零的同時(shí)保持自適應(yīng)單脈沖性能。
[0004] 但是，求第一級(jí)權(quán)值進(jìn)行主瓣抗干擾時(shí)撇除主波束內(nèi)的干擾是不可能的，為此本 文在此基礎(chǔ)上對(duì)上述方法進(jìn)行了改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種相控陣?yán)走_(dá)降維四通道抗主 副瓣干擾的方法，以在含有一個(gè)主瓣干擾多個(gè)旁瓣的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)主瓣、旁瓣干擾的抑制 及主瓣的保形，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的和差跟蹤。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)思路為：只需要用已經(jīng)估計(jì)出來(lái)的旁瓣干擾方向，形成旁瓣干擾波 束，由此可以在原來(lái)四通道的基礎(chǔ)上，添加了旁瓣干擾波束，利用多旁瓣相消的方法即可實(shí) 現(xiàn)主瓣內(nèi)外的同時(shí)抗干擾，并且保形效果也比較好，不用求第一級(jí)權(quán)值，算法復(fù)雜度降低， 不用撇除主波束內(nèi)的干擾，工程上也可以得到很好的應(yīng)用。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0008] -種相控陣?yán)走_(dá)降維四通道抗主副瓣干擾的方法，所述方法用于大型相控陣?yán)走_(dá) 抗主副瓣干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤，其中，所述大型相控陣?yán)走_(dá)含有一個(gè)主瓣干擾多個(gè)旁瓣 干擾，所述方法包括如下步驟：
[0009] 步驟1，相控陣?yán)走_(dá)獲取相控陣接收的數(shù)據(jù)，對(duì)所述相控陣接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維， 得到所有子陣接收的數(shù)據(jù)，根據(jù)所述所有子陣接收的數(shù)據(jù)分別形成和波束、俯仰差波束、方 位差波束、雙差波束以及多個(gè)旁瓣干擾波束；
[0010] 步驟2,獲取輔助波束，根據(jù)所述輔助波束和所述方位差波束，得到俯仰和波束的 抗干擾權(quán)值，并根據(jù)所述輔助波束和所述俯仰差波束，得到方位和波束的抗干擾權(quán)值，所述 輔助波束由所述多個(gè)旁瓣干擾波束組成；
[0011] 步驟3,根據(jù)所述雙差波束、所述俯仰差波束和所述方位差波束，得到所述雙差波 束的自協(xié)方差矩陣、所述雙差波束和所述俯仰差波束的互協(xié)方差矩陣、所述雙差波束和所 述方位差波束的互協(xié)方差矩陣；
[0012] 步驟4,根據(jù)所述雙差波束的自協(xié)方差矩陣、所述雙差波束和所述方位差波束的互 協(xié)方差矩陣，求解所述方位差波束的抗干擾權(quán)值，并根據(jù)所述雙差波束的自協(xié)方差矩陣、所 述雙差波束和所述俯仰差波束的互協(xié)方差矩陣，求解所述俯仰差波束的抗干擾權(quán)值；
[0013] 步驟5,根據(jù)所述俯仰差波束的抗干擾權(quán)值、所述俯仰和波束的抗干擾權(quán)值對(duì)所述 相控陣沿方位方向進(jìn)行抗干擾，得到俯仰和波束的方向性函數(shù)、俯仰差波束的方向性函數(shù)， 并根據(jù)所述方位差波束的抗干擾權(quán)值、所述方位和波束的抗干擾權(quán)值對(duì)所述相控陣沿俯仰 方向進(jìn)行抗干擾，得到方位和波束的方向性函數(shù)、方位差波束的方向性函數(shù)；
[0014] 步驟6,獲取沿俯仰方向進(jìn)行抗干擾后的方位和波束和方位差波束，以及沿著方位 方向進(jìn)行抗干擾后的俯仰和波束、俯仰差波束；
[0015] 步驟7，根據(jù)所述方位和波束的方向性函數(shù)、所述方位差波束的方向性函數(shù)、所述 俯仰和波束的方向性函數(shù)、所述俯仰差波束的方向性函數(shù)以及抗干擾后的方位和波束、抗 干擾后的方位差波束、抗干擾后的俯仰和波束、抗干擾后的俯仰差波束，求得目標(biāo)的方向。
[0016] 本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)一步的改進(jìn)為：
[0017] (1)步驟1具體包括：
[0018] (la)對(duì)所述相控陣接收的數(shù)據(jù)在方位方向上依次分別加泰勒窗和貝葉斯窗，并對(duì) 所述相控陣接收的數(shù)據(jù)在俯仰方向上依次分別加泰勒窗和貝葉斯窗，得到和波束權(quán)值W_ sum，方位差波束權(quán)值W_diff_phi，俯仰差波束權(quán)值W_diff_theta，雙差波束權(quán)值W_diff_ both，其中W_sum、W_diff_phi、W_diff_theta、W_diff_both均屬于CN，C表不復(fù)數(shù)，N為所 述相控陣?yán)走_(dá)總的陣元個(gè)數(shù)，CN表示維度為NX1，矩陣元素為復(fù)數(shù)的矩陣集合；
[0019] 需要說(shuō)明的是，所述泰勒窗和貝葉斯窗是根據(jù)現(xiàn)有生成窗函數(shù)的方法隨機(jī)產(chǎn)生 的。
[0020] (lb)設(shè)定對(duì)所述相控陣進(jìn)行降維的轉(zhuǎn)換矩陣T，并根據(jù)所述相控陣?yán)走_(dá)的波束指 向確定所述相控陣?yán)走_(dá)的波束指向的導(dǎo)向矢量steer_ele，其中，TeCN'L為對(duì)所述相控 陣降維后子陣的個(gè)數(shù)；表示維度為NXL，矩陣元素為復(fù)數(shù)的矩陣集合。
[0021] (lc)根據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣T、所述相控陣?yán)走_(dá)的波束指向的導(dǎo)向矢量steer_ele、以 及和波束權(quán)值W_sum，方位差波束權(quán)值W_diff_phi，俯仰差波束權(quán)值W_diff_theta，雙差 波束權(quán)值W_diff_both，求出和波束轉(zhuǎn)換矩陣T_sum=diag(steer_ele)*diag(W_sum)*T， 方位差波束轉(zhuǎn)換矩陣T_diff_phi=diag(steer_ele)*diag(W_diff_phi)*T，俯仰差波束 轉(zhuǎn)換矩陣T_diff_theta=diag(steer_ele)*diag(W_diff_theta)*T，雙差波束的轉(zhuǎn)換矩 陣T_diff_both=diag(steer_ele)*diag(W_diff_both)*T，其中，* 表不相乘，steer_ eleeCN表示相控陣?yán)走_(dá)的波束指向的導(dǎo)向矢量，diag表示將向量變成對(duì)角矩陣的操作， 其中T_sum、T_diff_phi、T_diff_theta、T_diff_both均屬于CN>NL;
[0022] (Id)所述相控陣?yán)走_(dá)的波束指向的導(dǎo)向矢量steer_ele和所述轉(zhuǎn)換矩陣T，求 出降維后所述相控陣?yán)走_(dá)的波束指向的導(dǎo)向矢量steer_sube利用降維后所述相控 陣?yán)走_(dá)的波束指向的導(dǎo)向矢量steer_sube6，得到降維后的和波束y_sum=steer_ subH*T_sumH*X，方位差波束y_diff_phi=steer_subH*T_diff_phiH*X，俯仰差波束y_diff_ theta=steer_subH*T_sub_thetaH*X，雙差通道波束y_diff_both=steer_subH*T_diff_ bothH*X，（ *，表示共輒轉(zhuǎn)置，X表示相控陣接收的數(shù)據(jù)，表示維度為L(zhǎng)X1，矩陣元素為復(fù) 數(shù)的矩陣集合；
[0023] (le)根據(jù)預(yù)先獲取的多個(gè)旁瓣干擾方向分別求每個(gè)旁瓣干擾方向?qū)?yīng)的旁瓣 干擾權(quán)值steer_jam(i)，i= 1，2,. . .1-1，根據(jù)所述旁瓣干擾權(quán)值得到旁瓣干擾波束y_ jam⑴=steer_jam⑴H*TH*X，其中，steer_jameCW(I1}，其中I為總的干擾個(gè)數(shù)，包含有 1個(gè)主瓣干擾，1-1個(gè)旁瓣干擾。
[0024] (2)步驟2具體包括：
[0025] (2a)根據(jù)所述方位差波束和所述旁瓣干擾波束構(gòu)造矩陣Xe，并求所述矩陣Xe的 自協(xié)方差矩陣Re，所述矩陣Xe與所述和波束y_sum的互協(xié)方差矩陣re，從而得到俯仰和波 束的抗干擾權(quán)值We;
[0026] 其中，
[0027]
[0028] Re=Xe*XeHeCM
[0029] re=Xe*y_sumHeC1
[0030] We=ReireeC1
[0031] S表示快拍數(shù)。
[0032] (2b)根據(jù)所述俯仰差波束和所述旁瓣干擾波束構(gòu)造矩陣Xa，并求所述矩陣Xa的 自協(xié)方差矩陣Ra，所述矩陣Xa與所述和波束的互協(xié)方差矩陣ra，從而得到方位和波束的抗 干擾權(quán)值Wa;
[0033] 其中，
[0034]
[0035] Ra=Xa*XaHeCM
[0036] ra=Xa*y_sumHeC1
[0037] ffa=Ra^raeC1
[0038] (3)步驟3具體包括：
[0039] 求所述雙差波束的自協(xié)方差矩陣R_both_both，俯仰差波束與雙差波束的互協(xié)方 差矩陣R_theta_both，方位差波束與雙差波束的互協(xié)方差矩陣R_phi_both，
[0040] 其中，
[0041 ]R_both_both=y_diff_both*y_difT_bothH/S，
[0042] R_theta_both=y_diff_theta*y_difT_bothH/S，
[0043] R_phi_both=y_diff_phi*y_difT_bothH/S。
[0044] (4)步驟4具體包括：
[0045] 根據(jù)所述雙差波束的自協(xié)方