專(zhuān)利名稱(chēng)：基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化的自適應(yīng)濾波方法，可用于雷達(dá)對(duì)雜波環(huán)境中感興趣距離單元散射中心的幅度估計(jì)，實(shí)現(xiàn)從接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的閉環(huán)反饋，提高估計(jì)精度并減小運(yùn)算量。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電子科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，雷達(dá)面臨的工作環(huán)境日益復(fù)雜，現(xiàn)代雷達(dá)不僅要面對(duì)傳統(tǒng)“四抗”問(wèn)題，即抗電子干擾、抗反輻射導(dǎo)彈、反隱身、反低空突防，還要融合多種工作模式，處理多目標(biāo)、多任務(wù)的綜合能力。認(rèn)知雷達(dá)作為一種可以根據(jù)目標(biāo)和外部環(huán)境特性智能地選擇發(fā)射信號(hào)、工作方式和資源分配的智能化雷達(dá)一經(jīng)提出便受到了廣泛的關(guān)注，它改變了傳統(tǒng)自適應(yīng)雷達(dá)單向的信息處理方式，實(shí)現(xiàn)了從接收到發(fā)射的閉環(huán)處理，被認(rèn)為是未來(lái)雷達(dá)發(fā)展的重要方向。對(duì)環(huán)境特征的準(zhǔn)確感知是認(rèn)知雷達(dá)實(shí)現(xiàn)智能化的前提之一。雷達(dá)對(duì)外部環(huán)境的認(rèn)知包括對(duì)地形特征，雜波和未知目標(biāo)的統(tǒng)計(jì)特征等不同信息的認(rèn)知。通常情況下，在雷達(dá)觀(guān)測(cè)時(shí)間內(nèi)，同一個(gè)距離單元散射中心的幅度是起伏變化的，因此雷達(dá)需要對(duì)多組接收回波進(jìn)行濾波處理，以得到環(huán)境中感興趣距離單元散射中心的幅度估值，實(shí)現(xiàn)對(duì)雜波和未知目標(biāo)散射幅度統(tǒng)計(jì)信息的認(rèn)知。估計(jì)散射中心幅度最簡(jiǎn)單直接的方法是匹配濾波，但這種方法僅適用于高斯白噪聲下單個(gè)距離單元散射中心的幅度估計(jì)。對(duì)于多個(gè)距離單元散射中心幅度的估計(jì)問(wèn)題，由于距離旁瓣的影響，匹配濾波會(huì)帶來(lái)較大的估計(jì)誤差，所以雷達(dá)接收機(jī)應(yīng)對(duì)接收回波進(jìn)行自適應(yīng)濾波° T.Yardibi 等人在“Source Localization and Sensing:ANonparametricIterative Adaptive Approach Based on Weighted Least Squares, IEEETransactionsonAerospace and Electronic Systems, Vol.46，N0.1，January2010，，文章中基于加權(quán)最小均方代價(jià)函數(shù)提出了迭代的自適應(yīng)濾波算法IAA，通過(guò)對(duì)鄰近距離單元的去耦合實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)濾波，但該算法運(yùn)算量較大，同時(shí)忽略了接收窗外鄰近距離單元散射中心的影響。針對(duì)接收窗外散射中心的影響問(wèn)題，S.D.Blunt等人在“Adaptive PulseCompression via MMSEEstimation, IEEE Transactions on Aerospace and ElectronicSystems, Vol.42, N0.2, April2006”中提出了一種遞歸最小均方誤差算法RMMSE，通過(guò)遞歸的自適應(yīng)信號(hào)處理方式實(shí)現(xiàn)各個(gè)距離單元散射中心的幅度估計(jì)。但同樣存在運(yùn)算量較大的問(wèn)題，且容易受到設(shè)置參數(shù)的影響，易使濾波過(guò)程發(fā)散從而導(dǎo)致散射中心的幅度估計(jì)誤差增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，在考慮接收窗外鄰近距離單元散射中心影響的條件下，結(jié)合認(rèn)知雷達(dá)的閉環(huán)反饋特點(diǎn)，提出一種基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法，以減小濾波處理的運(yùn)算量，提高散射中心幅度的估計(jì)精度。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)思路是:利用各個(gè)距離單元散射中心的幅度統(tǒng)計(jì)估值，聯(lián)合優(yōu)化發(fā)射信號(hào)和接收濾波器，以得到雷達(dá)觀(guān)測(cè)環(huán)境中多個(gè)距離單元散射中心的幅度估值，其實(shí)現(xiàn)步驟包括如下:I)設(shè)置雷達(dá)發(fā)射信號(hào)模式由多個(gè)間隔i組成，i = 1，2，...，每個(gè)間隔i內(nèi)包含M個(gè)相同的相位編碼信號(hào)，編碼方式采用P3碼，用離散化向量s表示，編碼長(zhǎng)度為N ；2)計(jì)算雷達(dá)觀(guān)測(cè)環(huán)境中第I個(gè)距離單元散射中心對(duì)應(yīng)第m個(gè)脈沖信號(hào)的接收回波向量Y1,m，I = -N+1,…，0，…，L+N-2，L為雷達(dá)接收窗長(zhǎng)度，m = 1，2，…，M, M為脈沖個(gè)數(shù)；3)對(duì)接收回波向量Y1, 進(jìn)行匹配濾波，得到第I個(gè)距離單元散射中心的幅度估值
權(quán)利要求
1.一種基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法，包括如下步驟: O設(shè)置雷達(dá)發(fā)射信號(hào)模式由多個(gè)間隔i組成，i = 1，2，…，每個(gè)間隔i內(nèi)包含M個(gè)相同的相位編碼信號(hào)，編碼方式采用P3碼，用離散化向量s表示，編碼長(zhǎng)度為N ； 2)計(jì)算雷達(dá)觀(guān)測(cè)環(huán)境中第I個(gè)距離單元散射中心對(duì)應(yīng)第m個(gè)脈沖信號(hào)的接收回波向量Y1,m, 1= -N+1,…，0，…，L+N-2，L為雷達(dá)接收窗長(zhǎng)度，m = 1，2，…，M, M為脈沖個(gè)數(shù)； 3)對(duì)接收回波向量Y1,進(jìn)行匹配濾波，得到第I個(gè)距離單元散射中心的幅度估值[h1|，其中，|.|表示模值； 4)將各個(gè)距離單元散射中心的幅度估值|h1|反饋至發(fā)射機(jī)，根據(jù)該值設(shè)置發(fā)射信號(hào)旁瓣的權(quán)值Y k:當(dāng) d = 1 時(shí)，Yk = 1, k = d,..., N-1,當(dāng) l<d<N 時(shí)
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(I)中相位編碼信號(hào)向量S，表示如下: s = [s(l), s (2)，…，s(N)]T, 其中，[.]τ為轉(zhuǎn)置操作，向量中第η個(gè)元素為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(2)中計(jì)算雷達(dá)觀(guān)測(cè)環(huán)境中第I個(gè)距離單元散射中心對(duì)應(yīng)第m個(gè)脈沖信號(hào)的接收回波向量yi,m，按如下公式計(jì)算:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(3)中對(duì)接收回波向量yi,m進(jìn)行匹配濾波，得到第I個(gè)距離單元散射中心的幅度估值Pl，按如下公式進(jìn)行:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(5)中尋求優(yōu)化的相位編碼信號(hào)向量s',使加權(quán)積分旁瓣電平WISL最小，按如下公式進(jìn)行: 其中，I.I2表示模值的平方，Yk為設(shè)定的權(quán)值，rk為信號(hào)旁瓣:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7b)中利用q-Ι次迭代得到的第I個(gè)距離單元散射中心對(duì)應(yīng)第m個(gè)脈沖信號(hào)的幅度估值/ 廣,求得第I個(gè)距離單元散射中心幅度均方估值￡[|&|2]，按如下公式進(jìn)行:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7c)中用第I個(gè)距離單元散射中心幅度均方估值￡'[|^|]，求得第 個(gè)距離單元的濾波器向量Wl，按如下公式進(jìn)行:W1 - RjiSr， 其中，[.]—1表示矩陣求逆，R1為維數(shù)為NXN的相關(guān)矩陣，其表示式為:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7d)中用濾波器向量W1計(jì)算第q次迭代中第I個(gè)距離單元散射中心對(duì)應(yīng)第m個(gè)脈沖信號(hào)的幅度估值,按如下公式進(jìn)行:
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述步驟(7e)中計(jì)算第q-Ι次迭代和第q次迭代的幅度估值誤差δ，按如下公式進(jìn)行: 1]，1V1 /=O L m=l_ 其中，I.I表示模值，m = 1,2,…，M，M為脈沖個(gè)數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于雜波環(huán)境下的發(fā)射與接收聯(lián)合優(yōu)化自適應(yīng)濾波方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)運(yùn)算量較大，且未將接收機(jī)和發(fā)射機(jī)聯(lián)合優(yōu)化利用的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程是1)發(fā)射一組相位編碼信號(hào)；2)計(jì)算接收回波；3)對(duì)接收回波進(jìn)行匹配濾波；4)將匹配濾波得到的散射中心幅度估值反饋至發(fā)射機(jī)，設(shè)置發(fā)射信號(hào)旁瓣權(quán)值；5)優(yōu)化相位編碼信號(hào)，使加權(quán)積分旁瓣電平最?。?)發(fā)射優(yōu)化的相位編碼信號(hào)并計(jì)算接收回波；7)對(duì)接收回波進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，得到散射中心的幅度估值。本發(fā)明對(duì)散射中心的幅度估計(jì)性能優(yōu)于現(xiàn)有濾波方法，運(yùn)算量低，并初步實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知雷達(dá)從接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的閉環(huán)反饋，可用于雷達(dá)雜波抑制和目標(biāo)檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01S7/28GK103116154SQ20131003057
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者劉崢, 吳旭姿, 劉韻佛 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)