针对雷达主瓣干扰的极化抑制处理方法

摘要

本发明提供一种针对雷达主瓣干扰的极化抑制处理方法。技术方案包括五个处理步骤：第一步，建立关于雷达天线极化特性的函数库；第二步，干扰和目标混合信号的预处理；第三步，干扰和目标混合信号的正交极化分解处理；第四步，干扰和目标混合信号的极化滤波矢量估计；第五步，干扰和目标混合信号的空域多凹口极化滤波。本发明利用最小二乘算法对干扰和目标混合信号的电压矩阵进行处理，实现了对干扰和目标混合信号的正交极化分解与估计；在不能精确获知俯仰角的情况下，利用空域多凹口虚拟极化滤波器抑制干扰信号。本发明对硬件系统无额外要求，易于实现，工程适用性强。

主权项

1.一种针对雷达主瓣干扰的极化抑制处理方法，应用于单极化的机械扫描体制雷达，其特征在于，包括下述步骤：第一步、建立关于雷达天线极化特性的函数库；已知雷达天线主极化方式为水平极化H，交叉极化方式为垂直极化V；用现有的天线特性测量方法测量在不同方位角和俯仰角θ下的雷达天线增益其中表示在方位角和俯仰角θ下雷达天线的水平极化增益，表示在方位角和仰角θ下雷达天线的垂直极化增益；其中，俯仰角θ的分别取值为θ₁，θ₂，L，θ_N，俯仰角θ的取值是根据雷达天线的俯仰波束宽度和测量精度决定；俯仰波束宽度越宽，俯仰角θ的取值数越多；测量精度要求越高，俯仰角θ的取值数越多；方位角在雷达天线方位扫描区间内取值，即方位角方位角的取值根据测量精度的需要决定；第二步、干扰和目标混合信号的预处理；雷达天线在工作过程中俯仰角为θ′，接收的干扰和目标混合信号的电压值是采样时刻t和方位角的函数，则在采样时刻t＝t₁，t_2，L，t_M和方位角下接收的干扰和目标混合信号的电压矩阵V_θ′为：第三步、干扰和目标混合信号的正交极化分解处理；通过第一步测量可知在俯仰角θ＝θ₁，θ₂，L，θ_N下，雷达天线极化特性矩阵G_θ为：由电压矩阵V_θ′可知在采样时刻t的电压列矢量则利用下式计算在采样时刻t＝t₁，t_2，L，t_M和俯仰角θ＝θ₁，θ₂，L，θ_N下正交极化分量R_t，θ：$R_{t,\theta }=\left[\begin{array}{c}{r}_{H_{t,\theta }}\\ r_{V_{t,\theta }}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}{G_{\theta }}^H& G_{\theta }\end{array}\right]}^{-1}·{G_{\theta }}^H·V_t$(公式一)上式中，G_θ^H表示矩阵G_θ的共轭转置；将采样时刻t＝t₁，t_2，L，t_M代入公式一即可得到关于采样时刻的正交极化信号序列R_θ：$R_{\theta }=\left[\begin{array}{cccc}{R}_{t_1,\theta },& R_{t_2,\theta },& L& R_{t_M,\theta }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{r}_{H_{\theta }}\\ r_{V_{\theta }}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{r}_{H_{t_1,\theta }},& r_{H_{t_2,\theta }},& L,& r_{H_{t_M,\theta }}\\ r_{V_{t_1,\theta }},& r_{V_{t_2,\theta }},& L,& r_{V_{t_M,\theta }}\end{array}\right]$(公式二)将俯仰角θ＝θ₁，θ₂，L，θ_N代入公式二，可得到N路的正交极化信号$R_{{\theta }_1},R_{{\theta }_2},L,R_{{\theta }_N};$第四步、干扰和目标混合信号的极化滤波矢量估计；在俯仰角θ＝θ₁，θ₂，L，θ_N下，用下式求均值，估计出信号的极化状态${\hat{J}}_{\theta }=\frac{1}{M}\left[\begin{array}{c}\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{r}_{H_{t_m,\theta }}\\ \underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{r}_{V_{t_m,\theta }}\end{array}\right],$求出满足下面表达式的极化滤波矢量H_q：$\left\{\begin{array}{c}{H}_{\theta }^T{\hat{J}}_{\theta }=0\\ {\left|\right|H_{\theta }\left|\right|}^2=1\end{array}\right.$由俯仰角θ的取值为θ₁，θ₂，L，θ_N，可以得到由N个极化滤波矢量H_q组成的极化滤波器$H_{{\theta }_1},H_{{\theta }_2},L,H_{{\theta }_N};$第五步、干扰和目标混合信号的空域多凹口极化滤波；利用下式得到对干扰和目标混合信号进行抑制干扰后的输出信号O_f：$O_f=\underset{k=1}{\overset{N}{\min }}\{{H_{{\theta }_k}}^T·R_{{\theta }_k}\}.$