基于分数阶时延估计的多天线联合优化杂波抑制方法_2

文档序号:9765227阅读:来源:国知局
衰减,提高输出信号的杂波抑制比,同时可W改善弱目标的检测性能。
[0024] 本发明利用信号插值技术,提高分数时延估计的准确性,提高对强目标信号分数 倍时延估计的准确性,改善对强目标回波信号的抑制性能,提高弱目标检测能力;经过试验 证明,采用本发明的杂波抑制比远远高于其他算法,且在信噪比较高时,随着天线数增加, 更接近于输入信号的杂信比,有力证明了采用本发明的杂波抑制方法能够提高杂波抑制比 和改善弱目标检测性能的有效性。
【附图说明】:
[002引图1为本发明的外福射源目标探测场景示意图;
[0026] 图2为本发明的流程示意图;
[0027] 图3为弱目标检测结果对比示意图;
[0028] 图4为杂波抑制结果对比示意图。
【具体实施方式】:
[0029] 下面结合附图和技术方案对本发明作进一步详细的说明,并通过优选的实施例详 细说明本发明的实施方式,但本发明的实施方式并不限于此。
[0030] 实施例一,参见图1~2所示,一种基于分数阶时延估计的多天线联合优化杂波抑 制方法,具体包含如下步骤:
[0031 ]步骤1.在对目标进行无源探测时,无源雷达接收端的监测通道采用均匀线阵
[0032] 接收信号,并建立窄带远场信号的阵列模型;
[0033] 步骤2.对阵列模型矩阵的自相关矩阵进行特征分解,构造 MUSI幻普,得到直达波与 多径杂波的时延估计;
[0034] 步骤3.利用步骤2中得到的时延估计,对时延后的参考信号进行M-I点的SINC函数 内插,内插后的信号矩阵构成相应的杂波矩阵;
[0035] 步骤4.通过构造代价函数,使接收端监测阵列的各通道消除杂波后,所有阵元输 出信号剩余功率最小,得到最优的时域加权矩阵WT_Dpt ;
[0036] 步骤5.利用最小二乘-恒模算法对阵列的输出加权,求解空域加权向量ws,进行信 号合成并输出。。
[0037] 实施例二,参见图1~2,一种基于分数阶时延估计的多天线联合优化杂波抑制方 法,具体包含如下步骤:
[0038] 步骤1.在对目标进行无源探测时,无源雷达接收端的监测通道采用均匀线阵接收 信号,并建立窄带远场信号的阵列模型,阵列模型表示为:Xsurv(t)=AS(t)+Nsurv(t),其中,A =[曰(01) a(02) ... a(0D)]为LXD维阵列的流型矩阵,L为阵元个数,D为监测通道中直达 波、多径杂波和目标回波的总数目,若采用均匀线阵,则流型矩阵的导向矢量表示为:
为阵元的位置,01为信号的来 %保=1,.:2,…,。 向,人为波长;S(t) = [Sd(t) Smpl(t) Smp2(t) ... Seco(t)]T 为 DXl 维的信号矢量;rWv(t)为 LXl维的噪声数据矢量,Sd(t)、Smpi(t)和Seco(t)分别为监测端的直达波信号、多径信号与 目标回波分别表示为Sd(t) = GAdd(t-Td)、%, (0 二 G琴,雌-r",)、A'ee。价=G、,如? - r,)e口吼'', GAd、Gmpi和GAt分别对应为监测通道直达波、多径杂波和目标回波的增益;Td、Tmi和Tt分别对应 为监测通道直达波、多径杂波和目标回波的时延;fdt是目标回波的多普勒频移;d(t)为外福 射源的福射信号,无源雷达接收端的参考通道信号表示为:Sref(t)=GArefd(t)+nref(t),GAref 为参考通道中直达波的增益,nref(t)为参考通道中的噪声;
[0039] 步骤2.对阵列模型矩阵的自相关矩阵进行特征分解,构造 MUSI幻普,得到直达波与 多径杂波的时延估计,具体包含如下内容:
[0040] 步骤2.1.由步骤1得到的阵列模型构造协方差矩阵,该协方差矩阵表示为:R = E [XsurvHXsurv],假设所有入射信号的时延不随时间变化,对接收阵列的矩阵Xsurv进行截取得 至Ijix胃La.。,Wo < W, W得到协方差矩阵R,有效减少计算量;
[0041] 步骤2.2.对协方差矩阵R进行特征分解,若特征值有A Aw。,相应的特 征向量为Gi,e"…,%。.
[0042] 步骤2.3.由特征向量得到时延估计的MUSIC谱为:
d(T)为福 射源信号的延迟信号,实际中,因福射源信号的延迟信号难W得到d(T),用参考信号 Sw的=brsf执-rUsf佑-。,…如典& -饼替代,因引用噪声,造成了估计误差.
[0043] 步骤2.4.捜索P( T)的谱峰,得到D-I个杂波的时延值;
[0044] 步骤3.利用步骤2中得到的时延估计,对时延后的参考信号进行M-I点的SINC函数 内插,内插后的信号矩阵构成相应的杂波矩阵,对于D-I个杂波时延中的每个时延点TiQ = 1,2,...,D - 1 ),进行M - 1点的S I N C函数内插,得到时延后的参考信号为: .P S妨巧+ 了苗=E Sin c(r卢細W巧-A)其中Tj为分数延迟,P为SINC函数的截断长度,Tj e [- * 一 , 0.5:1/M:0.5],( j = l,2,. . .,M);由时延点TiQ = I ,2, . . .,D-1)进行SINC函数内插后的信 号构成该时延点出的杂波子矩阵:Zi= [Sref(Ti+Tl )T,Sref(Ti+T2)T, Sref (Ti+T3)T, ... ,Sref (Ti+ TM)T],对于所有D-I个杂波时延,构造出最终的杂波矩阵:Zclutter=[Zl,Z2,Z3, . . .,Zd-1];
[004引步骤4.通过构造代价函数,使接收端监测阵列的各通道消除杂波后,所有阵元输 出信号剩余功率最小,得到最优的时域加权矩阵WT_Dpt,构造的代价函数表示为 乂。,、T-Zd。。。馬F表示求矩阵的2范数,Wt是各个阵元的(D-I) ? MXL维的加权矩 吗1 鸣2 … 奴[\ 阵,表示为Wt = 树。 汾。 彷化 其中,每一列为每个阵元的加权向量, ? ? _姆(。-時扣1 吗。1 '? ?吗。, D-I为杂波的个数,L为阵元的个数,M为内插数目,经过求解得到最优的时域加权矩阵WT_Dpt: WT_opt =化lutte/Zclutter )-IZclutte/XsurvT,在进行直达波与多径杂波抑制后的监测矩阵的信号 可臥表巧为:S0utT = XsurvT-ZclutterWT_wt= [ iN-Zclutter(ZclutterHZclutter) ^Zclu tter^ ] Xsurv^ = PoXsurvT,其中,Po为投影矩阵,将监测阵列的接收矩阵Xsurv投影到杂波子空间的正交补子空 间上,N为接收数据的点数,In指N X N维的单位阵;
[0046]步骤5.利用最小二乘-恒模算法对阵列的输出加权,求解空域加权向量Ws,进行信 号合成并输出,利用高斯方法最小化代价函数,得到最小二乘-恒模算法权向量的迭代公 式:W巧+ l) = wW-(猫H)-l巧rj=(猫H)-l义r;,其中,yk = W(k)HSnut为第k次迭代的 输出信号
得到各阵元的加权向量W后,进行信 号合成,经过空域时域杂波抑制后的输出信号表示为:y=wHSnut。
[0047] 参见图3~4所示,结合试验数据对本发明做进一步解释说明:
[0048] 为了评估本专利杂波抑制方法的杂波抑制和弱目标检测性能,分别与最小均方算 法化east Mean Square,LMS)、归一化最小二乘均方算法(Normalized Least Mean Square ,化MS)、递推最小二乘算法(Recursive Least Square ,RLS)、扩展相消算法 化xtensive Cancellation Algorithm,ECA)和基于时延估计的时域杂波抑制算法(Time Delay Estimation,TDE)进行比较。
[0049] 仿真采用FM信号,设监测通道中的直达波信号的时延、多普勒频率和信(干)噪比 为[13.12加 S(10
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1