一种直达波干扰抑制方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种将RLS滤波器和NLMS滤波器相结合的直达波干扰抑制方法。该方法包括如下步骤：(1)滤波器参数初始化，包括对消滤波器参数、RLS滤波器参数和NLMS滤波器参数；(2)更新输入向量u(n)、u_RLS(n)和u_NLMS(n)；(3)计算n时刻的估计误差e(n)，即滤波器在n时刻的对消结果；(4)更新RLS滤波器权系数(5)更新NLMS滤波器的权系数本发明降低了RLS滤波器的阶数，减小了实时处理运算量，具有较快的收敛速度、较好的跟踪性能、较好的稳态精度和较低的目标能量损失，同时又提高了直达波干扰抑制效果。

主权项

1.一种直达波干扰抑制方法，其特征在于采用将RLS滤波器和NLMS滤波器相结合的方法构造了一种新的自适应对消滤波器，对近处干扰较强的杂波采用RLS滤波器进行对消，远处干扰相对较弱的杂波采用NLMS滤波器进行对消，该方法的步骤为：1)参数初始化，具体包括：根据杂波的分布特点确定对消滤波器阶数M、RLS滤波器阶数M_RLS和NLMS滤波器阶数M_NLMS；对消滤波器权系数向量$\hat{w}\left(0\right)=\left[\begin{array}{cc}{\hat{w}}_{\mathrm{RLS}}\left(0\right)& {\hat{w}}_{\mathrm{NLMS}}\left(0\right)\end{array}\right]=0,$为RLS滤波器权系数向量，为NLMS滤波器权系数向量；对消滤波器输入向量u(0)=[u_RLS(0) u_NLMS(0)]=0，u_RLS(0)为RLS滤波器输入向量，u_NLMS(0)为NLMS滤波器输入向量；RLS滤波器正则化矩阵P(0)=δI，I为M_RLS×M_RLS单位矩阵，P为M_RLS×M_RLS矩阵，δ的取值与信噪比有关，当信噪比在30dB以及30dB以上时δ取值范围为0.9～1.0，当信噪比在30dB以下时δ取值范围为9～10；RLS滤波器遗忘因子λ的取值范围为0.95～0.998，当杂波起伏较快时λ取值范围为0.98～0.998，在平稳环境中λ取值范围为0.95～0.98；NLMS滤波器更新步长2)更新输入向量u(n)、u_RLS(n)和u_NLMS(n)，具体分别为：将n时刻新的输入值也即参考信号通道在n时刻的值u(n)加入到输入向量u(n)中，构成新的输入向量u(n)=[u(n) u(n-1)…u(n-M+1)]^T(1)u_RLS(n)为n时刻RLS滤波器的输入M_RLS×1维列向量且u_RLS(n)=[u(n) u(n-1)…u(n-M_RLS+1)]^T(2)u_NLMS(n)为n时刻NLMS滤波器的M_NLMS×1维输入列向量且u_NLMS(n)=[u(n-M_RLS)u(n-M_RLS-1)…u(n-M+1)]^T (3)3)计算n时刻的估计误差也即对消结果e(n)为$e\left(n\right)=d\left(n\right)-{\hat{w}}^H\left(n\right)u\left(n\right)---\left(4\right)$其中，d(n)为滤波器在n时刻的期望值也即回波通道在n时刻的值，为的共轭转置，为n时刻滤波器权系数向量，为n时刻滤波器对期望值的估计；4)更新RLS滤波器的权系数向量具体为：$k\left(n\right)=\frac{P\left(n\right)u_{\mathrm{RLS}}\left(n\right)}{\lambda +u_{\mathrm{RLS}}^H\left(n\right)\pi \left(n\right)}---\left(5\right)$${\hat{w}}_{\mathrm{RLS}}(n+1)={\hat{w}}_{\mathrm{RLS}}\left(n\right)+k\left(n\right)e^{*}\left(n\right)---\left(6\right)$$P(n+1)=\frac{1}{\lambda }[P\left(n\right)-k\left(n\right)u_{\mathrm{RLS}}^H\left(n\right)P\left(n\right)]---\left(7\right)$其中，P(n)为n时刻RLS滤波器的正则化矩阵，u_RLS(n)为n时刻RLS滤波器的输入向量，是u_RLS(n)的共轭转置，λ为遗忘因子，k(n)为RLS滤波器的增益向量，为n时刻RLS滤波器的权系数向量，e^*(n)为n时刻估计误差的复共轭，为n+1时刻RLS滤波器的权系数向量，P(n+1)为n+1时刻RLS滤波器的正则化矩阵；5)采用下式更新NLMS滤波器的权系数向量${\hat{w}}_{\mathrm{NLMS}}(n+1)={\hat{w}}_{\mathrm{NLMS}}\left(n\right)+\frac{\tilde{\mu }}{{\lambda }^{\prime }+{\left|\right|u_{\mathrm{NLMS}}\left(n\right)\left|\right|}^2}{u}_{\mathrm{NLMS}}\left(n\right)e^{*}\left(n\right)---\left(8\right)$其中，u_NLMS(n)为n时刻NLMS滤波器的输入向量，是NLMS滤波器的更新步长，λ′为防止除法溢出参数且其取值范围为0.0005～0.0015，为n时刻NLMS滤波器的权系数向量；6)取n=n+1，循环执行步骤2)～步骤5)，当滤波器没有数据输入时，结束。