一种多通道无源雷达直达波干扰抑制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115963457A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310252877.9(22)申请日2023.03.16(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人黄岩管歆宇陈展野杨阳毛源陈学志郝张成洪伟(74)专利代理机构南京众联专利代理有限公司32206专利代理师杜静静(51)Int.Cl.G01S7/36(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图8页(54)发明名称一种多通道无源雷达直达波干扰抑制方法(57)摘要本发明公开了一种多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：输入多通道雷达原始接收数据；步骤2：利用RPCA方法进行时域干扰抑制；步骤3：利用LCMV方法进行空域干扰抑制；步骤4：得到经过时域、空域干扰抑制后的雷达数据，用于后续检测、跟踪。该方案针对具有多通道的无源雷达系统，通过构造优化算法，使用稳健主成分分析方法在时域进行直达波干扰抑制，使用线性约束最小方差方法在空域进行自适应波束形成，抑制干扰。本发明创新性地将时域干扰抑制方法与空域干扰抑制方法结合，通过对雷达原始数据进行处理，实现了有效的直达波干扰抑制，可以直接应用于多通道无源雷达系统。CN115963457ACN115963457A权利要求书1/3页1.一种多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：输入多通道雷达原始接收数据；步骤2：利用RPCA方法进行时域干扰抑制；步骤3：利用LCMV方法进行空域干扰抑制；步骤4：得到经过时域、空域干扰抑制后的雷达数据，用于后续检测、跟踪。2.根据权利要求1所述的多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在于，步骤1中，读取多通道无源雷达接收到的原始数据，并将每个通道的数据分开，分别进行后续处理，接收信号中包含较弱的目标反射回波信号、较强的直达波干扰信号以及噪声信号。3.根据权利要求2所述的多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在于，步骤2中，根据实际环境与雷达系统参数，利用直达波干扰具有的低秩稀疏特性，构建优化问题模型，使用稳健主成分分析即RPCA方法求解该优化问题，从而能够得到抑制直达波干扰后的雷达数据，步骤1中分开的每个通道数据需要分别进行这一步处理。4.根据权利要求3所述的多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在于，步骤3中，将步骤2处理后的各通道数据按序进行堆叠，组合成矩阵形式的多通道数据，看做为阵列信号进行空域滤波，使用线性约束最小方差LCMV方法构建优化问题模型，并通过求解该问题得到闭式解，即各通道的加权系数组成的权值向量；步骤4中，使用步骤3求解得到的加权系数分别对步骤2得到的对应的各通道数据进行加权求和，从而得到经过空域滤波后的雷达数据，经过处理，该雷达数据中的直达波干扰将被抑制，从而应用于后续的目标检测、目标识别、目标跟踪处理。5.根据权利要求4所述的多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在于，步骤2中根据实际环境与雷达系统参数，由于直达波干扰具有低秩稀疏特性，与回波信号的性质存在差异，通过构建优化问题模型，提取信号的特征并将回波信号与直达波信号进行分离，优化问题数学模型如下式所示：，该优化问题本质上转化为稳健主成分分析（RPCA）问题，其中包含两部分，即一个非凸的低秩恢复问题和一个凸稀疏正则化问题，通过构建拉格朗日方程，并通过拉格朗日乘子法就求解得到各通道的和雷达数据矩阵，其中表示第个通道接收到的直达波干扰信号，表示第个通道接收到的目标回波信号，表示第个通道的原始接收信号，表示约束项的权值，、、分别表示计算核范数、范数以及范数的操作，为一任意小的正实数。6.根据权利要求5所述的多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在于，步骤2中构造的拉格朗日方程为，其中引入了拉格朗日乘子以及惩罚超参数2CN115963457A权利要求书2/3页用于求解，同时使用核范数、范数以及范数,正则化方法充分利用低秩稀疏特性，其中，、、分别表示参与优化问题求解的直达波干扰信号矩阵、目标回波信号矩阵以及原始接收信号矩阵，表示对约束项的权值，表示惩罚超参数，表示引入的拉格朗日乘子。7.根据权利要求6所述的多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在于，步骤2中求解变量的优化问题的迭代闭式解为，使用奇异值阈值函数辅助求解，公式中的上标表示共轭转置操作，其中表示下一次迭代的直达波干扰信号矩阵估计结果，表示当前迭代计算的损失函数，所有参数的上标表示迭代轮次，和为对的SVD即奇异值分解分解矩阵，SVT表示奇异值阈值函数，其中表示输入变量，表示奇异值阈值函数使用的阈值。8.根据权利要求7所述的多通道无源雷达直达波干扰抑制方法，其特征在