CN105093191B - 外辐射源雷达直达波恢复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外辐射源雷达直达波恢复方法，包括：S101：外辐射源雷达的参考通道采用空间分集方法接收多个分集通道的分集信号；S102：针对每一分集通道的分集信号采用一路均衡器进行处理，从而得到多路均衡器输出信号；S103：将多路均衡器输出信号进行求和，得到直达波信号；S104：根据所述直达波信号计算得到误差项；S105：根据所述误差项计算得到均方误差，并判断所述均方误差是否小于预设门限；S106：若所述均方误差不小于所述预设门限，则返回S104计算下一误差项；S107：若所述均方误差小于所述预设门限，则每隔Ng个采样点，对每一路均衡器的向量进行迭代。本发明计算量小，易于工程实现。
Description
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种外辐射源雷达直达波恢复方法。
背景技术
直达波恢复是调频广播外辐射源雷达的关键技术。随着***在城市附近或山区环境的应用，严重的环境杂波使得外辐射源雷达直达波恢复变得非常困难。传统的直达波恢复采用波束形成的主瓣对准直达波信号方向，利用直达波天线副瓣实现对多径信号的抑制。在严重多径情况下，多径杂波从主瓣进入，造成信号失真。采用常数模盲均衡技术同样可以实现直达波提纯，包括同时进入主瓣的多径情况。在严重多径的情况下，常数模方法的收敛性能较差。而空间分集盲均衡方法可以适应严重多径的情况，增强直达波的恢复能力。但是随着空间分集维数的增加，算法的计算量大大增加，不利于该方法的工程实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种外辐射源雷达直达波恢复方法，该方法针对空间分集的盲均衡方法，设计了计算量较小的间隔迭代方法，实现了强多径杂波环境下直达波的恢复。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种外辐射源雷达直达波恢复方法包括：
S101：外辐射源雷达的参考通道采用空间分集方法接收多个分集通道的分集信号；
S102：针对每一分集通道的分集信号采用一路均衡器进行处理，从而得到多路均衡器输出信号；其中，式中，pi(k)表示第i路均衡器输出信号，xi(k)表示当前时刻第i个分集通道的分集信号，fi(k)为Nf×1向量，表示第i路均衡器的向量，fi l(k)表示第i路均衡器的第l个均衡器系数，i＝0,1，…,N-1，N表示均衡器的个数；
S103：将多路均衡器输出信号进行求和，得到直达波信号；其中，z(k)表示直达波信号；
S104：根据所述直达波信号计算得到误差项；其中，e(k)＝z(k)[γ-z2(k)]，式中，e(k)表示误差项，γ表示外辐射源雷达发射的原始信号a(k)的峰度，且
S105：根据所述误差项计算得到均方误差，并判断所述均方误差是否小于预设门限；其中，所述均方误差为σ2(k+1)＝λσ2(k)+e(k)e*(k)，式中，λ为遗忘因子，初始值σ2(0)＝0；
S106：若所述均方误差不小于所述预设门限，则返回S104计算下一误差项e(k+1)；
S107：若所述均方误差小于所述预设门限，则每隔Ng个采样点，对每一路均衡器的向量进行迭代；其中，向量迭代公式为fi(k+1)＝fi(k)+μ·Xi *(k)e(k)，式中，Xi(k)＝[xi(k)xi(k-1) … xi(k-l) … xi(k-Nf+1)]T，Xi(k)表示第i个分集通道的输入向量，xi(k-l)表示第i个分集通道的第l个分集信号，μ为步长因子。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明的外辐射源雷达直达波恢复方法针对空间分集的盲均衡方法，设计了计算量较小的间隔迭代方法，实现了强多径杂波环境下直达波的恢复，易于工程实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的外辐射源雷达直达波恢复方法的一个实施例的流程示意图；
图2是图1的原理框图；
图3是对本发明提供的外辐射源雷达直达波恢复方法的仿真验证方法的流程示意图；
图4是图3的原理框图；
图5是S201的原理框图；
图6是SD-CMA算法输出信号模值；
图7是SD-CMA算法距离多普勒平面的示意图；
图8是间隔为2的IISD-CMA算法输出信号模值；
图9是间隔为2的IISD-CMA算法的距离多普勒图
图10是间隔为3的IISD-CMA算法输出信号模值；
图11是间隔为3的IISD-CMA算法的距离多普勒图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明提供的外辐射源雷达直达波恢复方法的一个实施例的流程示意图，图2是图1的原理框图，如图1和图2所示，包括：
S101：外辐射源雷达的参考通道采用空间分集方法接收多个分集通道的分集信号；
S102：针对每一分集通道的分集信号采用一路均衡器进行处理，从而得到多路均衡器输出信号；其中，式中，pi(k)表示第i路均衡器输出信号，xi(k)表示当前时刻第i个分集通道的分集信号，fi(k)为Nf×1向量，表示第i路均衡器的向量，fi l(k)表示第i路均衡器的第l个均衡器系数，i＝0,1，…,N-1，N表示均衡器的个数；
S103：将多路均衡器输出信号进行求和，得到直达波信号；其中，z(k)表示直达波信号；
S104：根据所述直达波信号计算得到误差项；其中，e(k)＝z(k)[γ-z2(k)]，式中，e(k)表示误差项，γ表示外辐射源雷达发射的原始信号a(k)的峰度，且
S105：根据所述误差项计算得到均方误差，并判断所述均方误差是否小于预设门限；其中，所述均方误差为σ2(k+1)＝λσ2(k)+e(k)e*(k)，式中，λ为遗忘因子，初始值σ2(0)＝0；
S106：若所述均方误差不小于所述预设门限，则返回S104计算下一误差项e(k+1)；
S107：若所述均方误差小于所述预设门限，则每隔Ng个采样点，对每一路均衡器的向量进行迭代；其中，向量迭代公式为fi(k+1)＝fi(k)+μ·Xi *(k)e(k)，式中，Xi(k)＝[xi(k)xi(k-1) … xi(k-l) … xi(k-Nf+1)]T，Xi(k)表示第i个分集通道的输入向量，xi(k-l)表示第i个分集通道的第l个分集信号，μ为步长因子。
下面通过计算机仿真信号验证本发明实施例的正确性：
如图3和图4所示，仿真验证方法的步骤包括：
S201：外辐射源雷达通过空间分集方法将原始信号发送至多个分集通道。
具体的，如图5所示，所述S201具体包括：
外辐射源雷达通过空间分集方法将原始信号发送至多个分集通道，其中，第i个分集通道上的分集信号为式中，a(k)为外辐射源雷达发射的原始信号，ni(k)为第i个分集通道接收端的噪声，hi(k)为Lr×1信道响应向量，且 表示第i个分集通道第l个信道系数。
S202：采用本发明提供的外辐射源雷达直达波恢复方法恢复出直达波信号。
S203：根据监测通道信号和所述直达波信号采用最小均方算法进行杂波对消，得到对消后的信号。
具体的，所述S203具体包括：
产生监测通道信号y(k)，其中，式中，ns(k)为接收机噪声，c为多径杂波，且Ls为多径数目，g(k)为目标回波信号，且fdm为双基地多普勒，ξ为双基地时延,fs为采样频率，MT为目标个数；
对所述直达波信号进行自适应滤波，其中，滤波器输入递归向量为Z(k)＝[z(k) z(k-1) … z(k-l) … z(k-Nw+1)]T，式中z(k-l)为第l个时延的输入递归直达波信号；
采用最小均方算法进行杂波对消，得到对消后的信号u(k)，其中，u(k)＝y(k)-ZH(k)V(k)，式中为权向量，vl(k)为第l个加权系数，权向量迭代公式为V(k+1)＝V(k)+ηZ(k)u*(k)，η为步长因子。
S204：根据所述抑制后的信号构建距离多普勒平面。
具体的，所述S204具体包括：
根据所述抑制后的信号构建距离多普勒平面，其中，所述距离多普勒平面为：Nc为相关长度，ξ表示时延，m表示多普勒频移。
S205：通过所述距离多普勒平面检测处目标位置。
其中，仿真参数具体为：***带宽为100kHz，而数据率为200kHz。设置积分时间长度为2s。均衡器权向量长度设置为41，迭代步长为0.001，两个目标的双基地时延与多普勒分别为(171km,-300Hz),(276km,60Hz)。杂波噪声比为-58dB，信噪比(SNR)设置为-3dB。用作对消的最小均方算法(LMS算法)权向量长度设置为20，迭代步长设置为0.001。空间分集维数设置为3，参考通道设置了3条分集子信道，见表1所示，将本发明的方法，即间隔迭代空间分集常数模盲均衡方法记为IISD-CMA，将常规空间分集常数模盲均衡方法记为SD-CMA。。表1中列出了不为零的信道抽头系数。监测通道的信道多径系数见表1中的信道c。
表1仿真1所用的5条三径信道
仿***要对比SD-CMA与IISD-CMA方法的在直达波恢复过程中的收敛速度、距离多普勒平面检测性能等比较。SD-CMA方法收敛性能见图6。模值趋于常数表明算法成功恢复了模值为常数的调频广播参考信号。模值的起伏由大变小表明了收敛速度。距离多普勒平面的目标检测性能见图7，两个目标清晰可见。
迭代间隔取2的IISD-CMA方法的收敛性能见图8所示，计算量较无间隔算法下降2倍。可见该方法的收敛速度并未明显下降。距离多普勒平面的目标检测性能见图9，可见与图5的SD-CMA方法对应的两个目标清晰可见，信噪比接近。
改变间隔迭代方法的间隔，取间隔为3，计算量较无间隔算法下降3倍。算法输出信号模值变化曲线见图10。与图6相比，收敛速度略有下降。目标检测性能见图11，无明显性能损失。
实施本发明，具有如下有益效果：本发明提供的外辐射源雷达直达波恢复方法针对空间分集的盲均衡方法，设计了计算量较小的间隔迭代方法，实现了强多径杂波环境下直达波的恢复，易于工程实现。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***和方法可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (1)
1.一种外辐射源雷达直达波恢复方法，其特征在于，包括：
S101：外辐射源雷达的参考通道采用空间分集方法接收多个分集通道的分集信号；
S102：针对每一分集通道的分集信号采用一路均衡器进行处理，从而得到多路均衡器输出信号；其中，式中，pi(k)表示第i路均衡器输出信号，xi(k)表示当前时刻第i个分集通道的分集信号，fi(k)为Nf×1向量，表示第i路均衡器的向量，表示第i路均衡器的第l个均衡器系数，N表示均衡器的个数，k为离散时间变量，Nf为fi(k)向量的长度；
S103：将多路均衡器输出信号进行求和再进行平均，得到直达波信号；其中，z(k)表示直达波信号；
S104：根据所述直达波信号计算得到误差项；其中，e(k)＝z(k)[γ-z2(k)]，式中，e(k)表示误差项，γ表示外辐射源雷达发射的原始信号a(k)的峰度，且
S105：根据所述误差项计算得到均方误差，并判断所述均方误差是否小于预设门限；其中，所述均方误差为σ2(k+1)＝λσ2(k)+e(k)e*(k)，式中，λ为遗忘因子，初始值σ2(0)＝0；
S106：若所述均方误差不小于所述预设门限，则返回S104计算下一误差项e(k+1)；
S107：若所述均方误差小于所述预设门限，则每隔Ng个采样点，对每一路均衡器的向量进行迭代；其中，向量迭代公式为式中，Xi(k)＝[xi(k)xi(k-1) … xi(k-l) … xi(k-Nf+1)]T，Xi(k)表示第i个分集通道的输入向量，xi(k-l)表示第i个分集通道的第l个分集信号，μ为步长因子。
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