本發(fā)明涉及雷達(dá)極化抗干擾領(lǐng)域，特別是雙極化雷達(dá)對抗極化捷變有源干擾的濾波方法。

背景技術(shù)：

有源干擾是雷達(dá)系統(tǒng)所受到的主要干擾形式，它能夠主動發(fā)射干擾電磁波，使雷達(dá)所接收到目標(biāo)回波的同時混雜大量的有源干擾信號，從而達(dá)到干擾雷達(dá)正常搜索、檢測、跟蹤目標(biāo)的目的。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，有源干擾的威力越來越大，并且已由傳統(tǒng)的固定極化方式發(fā)展到具有極化捷變功能，能夠根據(jù)雷達(dá)電磁波的極化形式發(fā)射相應(yīng)的極化波對雷達(dá)進(jìn)行干擾，它已經(jīng)嚴(yán)重影響到了雷達(dá)的生存。傳統(tǒng)的極化濾波方法只能對抗固定極化的有源干擾，對具有極化捷變功能的有源干擾的濾波效果不好，不能有效地消除有源干擾電磁波信號對雷達(dá)正常工作的影響。

參見圖1，圖中給出了雷達(dá)在遭遇有源干擾情況下電磁環(huán)境的示意圖，其中雷達(dá)正在照射的波束內(nèi)有一個目標(biāo)，那么目標(biāo)就會反射雷達(dá)電磁波，同時電子干擾飛機(jī)中的有源干擾發(fā)射機(jī)也在向雷達(dá)發(fā)射有源干擾電磁波，就會使雷達(dá)同時接收到目標(biāo)反射回波和有源干擾電磁波，從而影響目標(biāo)的檢測和跟蹤。

有源干擾的種類包括有源欺騙干擾和有源壓制干擾。有源欺騙干擾能夠產(chǎn)生類似于目標(biāo)反射回波的電磁波信號，從而形成虛假目標(biāo)，使雷達(dá)檢測到或跟蹤上假目標(biāo)；有源壓制干擾能夠產(chǎn)生強(qiáng)噪聲干擾電磁波信號，使真正的目標(biāo)反射回波信號淹沒在其中，從而導(dǎo)致目標(biāo)無法被檢測或跟蹤。總之由于有源干擾的存在，使得雷達(dá)難以從所接收到的回波信號中正確解析出目標(biāo)相對雷達(dá)的斜距、方位角、俯仰角等參數(shù)，進(jìn)一步影響目標(biāo)的檢測、跟蹤和對目標(biāo)身份的識別等雷達(dá)功能的實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明一種基于雙極化雷達(dá)的自適應(yīng)抗有源干擾濾波方法，該方法不需要知道有源干擾的種類、數(shù)量、組合方式、極化特性等先驗知識，可以根據(jù)實際場景自適應(yīng)獲得濾波的加權(quán)系數(shù)矩陣，從而通過極化濾波獲得適用于雷達(dá)在有源干擾條件下進(jìn)行目標(biāo)檢測與跟蹤的最佳濾波結(jié)果信號。

根據(jù)本發(fā)明的基于雙極化雷達(dá)的自適應(yīng)抗有源干擾濾波方法，該方法包括如下步驟。

步驟1:在t_n-N，...t_n-1，t_n，t_n+1，...t_n+N時刻，通過六個通道雙極化雷達(dá)接收的電磁波信號為：x(t_n-N)，...x(t_n-1)，x(t_n)，x(t_n+1)，...x(t_n+N)；

步驟2：自適應(yīng)計算濾波加權(quán)系數(shù)矩陣；

步驟3：根據(jù)濾波加權(quán)系數(shù)矩陣對接收的電磁波信號進(jìn)行極化濾波；

步驟4：選擇最優(yōu)濾波結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述步驟2通過以下步驟來實現(xiàn):

步驟21：計算t_n-N時刻至t_n-1時刻內(nèi)所接收信號矩陣的自相關(guān)系數(shù)的平均值R_xE，并計算t_n-N時刻至t_n-1時刻內(nèi)所接收信號矩陣與垂直極化和信號的互相關(guān)系數(shù)的平均值R_xx1E，其中上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置，上標(biāo)*表示矩陣的伴隨矩陣；

步驟22：計算t_n+1時刻至t_n+N時刻內(nèi)所接收信號矩陣的自相關(guān)系數(shù)的平均值R_xL，并計算t_n+1時刻至t_n+N時刻內(nèi)所接收信號矩陣與垂直極化和信號的互相關(guān)系數(shù)的平均值R_xx1L，其中上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置，上標(biāo)*表示矩陣的伴隨矩陣；

步驟23：根據(jù)自相關(guān)系數(shù)與互相關(guān)系數(shù)獲得極化濾波的三個濾波加權(quán)系數(shù)矩陣和

其中H＝[1 -1 -1 -1 -1 -1]^T。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述步驟3通過加權(quán)系數(shù)矩陣與接收的電磁波信號相乘進(jìn)行極化濾波，得到濾波信號為：

根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述步驟4根據(jù)下式選擇適用于雷達(dá)在有源干擾條件進(jìn)行目標(biāo)檢測與跟蹤的最佳濾波結(jié)果信號:

其中P_E(t_n)＝|y_E(t_n)|²、P_L(t_n)＝|y_L(t_n)|²，選擇判斷的閾值為ε＝0.09。

本發(fā)明的基于雙極化雷達(dá)的自適應(yīng)抗干擾濾波方法不需要知道有源干擾的種類、數(shù)量、組合方式、極化特性等先驗知識，可以根據(jù)實際場景自適應(yīng)獲得濾波的加權(quán)系數(shù)矩陣，并通過極化濾波獲得適用于雷達(dá)在有源干擾條件進(jìn)行目標(biāo)檢測與跟蹤的最佳濾波結(jié)果信號。該方法不僅適用于固定極化的有源干擾，特別是適用于具有極化捷變能力的有源干擾，并且對雷達(dá)主瓣波束內(nèi)有多個有源干擾源同時存在的情況也具有良好的極化濾波效果。該算法普適性好，魯棒性強(qiáng)，對各種場景中的有源欺騙干擾和壓制干擾均有良好的抗干擾效果，能夠提高監(jiān)視和制導(dǎo)雷達(dá)在有源干擾條件下檢測和跟蹤性能。

附圖說明

圖1是雷達(dá)遭遇有源干擾示意圖

圖2是本發(fā)明濾波方法流程圖；

圖3是本發(fā)明濾波方法的測試結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合試驗例及具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發(fā)明內(nèi)容所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。

雙極化雷達(dá)是一種垂直極化發(fā)射且垂直極化和水平極化同時接收的雷達(dá)系統(tǒng)，它的垂直和水平極化形式的接收通道均能獲得和、方位差和俯仰差回波信號。那么t_n時刻雷達(dá)獲得的六個通道電磁波回波信號可以用矩陣x(t_n)表示，其中x₁(t_n)、x₂(t_n)、x₃(t_n)、x₄(t_n)、x₅(t_n)、x₆(t_n)分別表示垂直極化和、水平極化和、垂直極化方位差、水平極化方位差、垂直極化俯仰差、水平極化俯仰差六個通道所接收到的回波信號。

在有源干擾情況下，雷達(dá)所接收到的電磁波信號既包括目標(biāo)所反射的雷達(dá)發(fā)射的電磁波信號也包括有源干擾所發(fā)射的干擾電磁波信號，因此六個通道所接收到的信號可分別描述為：

x₁(t_n)＝S(t_n)+∑J_i(t_n)+N₁(t_n)

x₂(t_n)＝p_IS(t_n)+∑a_iJ_i(t_n)+N₂(t_n)

x₃(t_n)＝D_A(t_n)+∑b_iJ_i(t_n)+N₃(t_n)

x₄(t_n)＝fD_A(t_n)+∑c_iJ_i(t_n)+N₄(t_n)

x_s(t_n)＝D_E(t_n)+∑d_iJ_i(t_n)+N₅(t_n)

x₆(t_n)＝gD_E(t_n)+∑e_iJ_i(t_n)+N₆(t_n)

其中S(t_n)表示垂直極化和通道接收到的目標(biāo)反射回波信號，J_i(t_n)表示垂直極化和通道接收到的第i個有源干擾發(fā)射機(jī)發(fā)射的干擾電磁波信號，N₁(t_n)、N₂(t_n)、N₃(t_n)、N₄(t_n)、N₅(t_n)、N₆(t_n)表示對應(yīng)通道的噪聲信號，p_I表示目標(biāo)的交叉極化比，a_i、b_i、c_i、d_i、e_i分別表示對應(yīng)通道相對垂直極化和通道接收到的第i個有源干擾發(fā)射機(jī)發(fā)射的干擾電磁波信號的接收系數(shù)，D_A(t_n)和D_E(t_n)分別表示垂直極化方位差和俯仰差通道所接收到的目標(biāo)反射回波信號，f、g分別表示水平極化方位差和俯仰差通道相對垂直極化對應(yīng)通道所接收到的目標(biāo)反射回波信號的接收系數(shù)。

參閱圖2，本發(fā)明所述的雙極化自適應(yīng)抗干擾濾波方法可通過以下六個步驟來完成。

步驟1：由雙極化雷達(dá)獲得t_n-N，…t_n-1，t_n，t_n+1，…t_n+N時刻六個通道分別接收到的電磁波信號x(t_n-N)，...x(t_n-1)，x(t_n)，x(t_n+1)，...x(t_n+N)。

步驟2：根據(jù)六個通道獲得的電磁波信號，計算t_n-N時刻至t_n-1時刻內(nèi)所接收信號矩陣的自相關(guān)系數(shù)的平均值R_xE，并計算t_n-N時刻至t_n-1時刻內(nèi)所接收信號矩陣與垂直極化和信號的互相關(guān)系數(shù)的平均值R_xx1E。其中上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置，上標(biāo)*表示矩陣的伴隨矩陣。

步驟3：根據(jù)六個通道獲得的電磁波信號，計算t_n+1時刻至t_n+N時刻內(nèi)所接收信號矩陣的自相關(guān)系數(shù)的平均值R_xL，并計算t_n+1時刻至t_n+N時刻內(nèi)所接收信號矩陣與垂直極化和信號的互相關(guān)系數(shù)的平均值R_xx1L。其中上標(biāo)T表示矩陣的轉(zhuǎn)置，上標(biāo)*表示矩陣的伴隨矩陣。

步驟4：根據(jù)自相關(guān)系數(shù)與互相關(guān)系數(shù)確定極化濾波的加權(quán)系數(shù)矩陣。根據(jù)自相關(guān)系數(shù)與互相關(guān)系數(shù)求得W_E、W_L、W₀，它們是三個6×1矩陣，可知它們的第一行元素值均為1，那么令其第一元素不變，其余元素均×-1,即是均與矩陣H＝[1 -1 -1 -1 -1 -1]^T點(diǎn)乘，那么可獲得極化濾波的三個加權(quán)系數(shù)矩陣和如下面公式所示。

步驟5：對接收信號進(jìn)行極化濾波。通過上述加權(quán)系數(shù)矩陣對接收信號進(jìn)行極化濾波，可得三個濾波結(jié)果信號。

步驟6：最佳濾波結(jié)果信號的選擇。令P_E(t_n)＝|y_E(tn)|²、P_L(t_n)＝|y_L(t_n)|²、ε＝0.09，根據(jù)下式選擇適用于雷達(dá)在有源干擾條件下進(jìn)行目標(biāo)檢測與跟蹤的最佳濾波結(jié)果信號。

根據(jù)本發(fā)明的雙極化自適應(yīng)濾波方法，可以有效地抑制有源干擾。參閱圖3，圖中(1)是在有源干擾條件下雙極化雷達(dá)的垂直極化和通道所接收到的回波信號，圖(2)是此時水平極化和通道所接收到的回波信號，圖(3)是經(jīng)過本發(fā)明的雙極化自適應(yīng)抗干擾濾波方法后所得到的回波信號?？梢钥吹礁蓴_得到很好的抑制，而目標(biāo)回波信號卻能有效保留，說明本發(fā)明的雙極化自適應(yīng)抗干擾濾波方法對抗有源干擾非常有效。

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