基于样本分段差分阵列的抗干扰方法

本发明属于雷达，更进一步涉及雷达干扰抑制中的一种基于样本分段差分阵列的抗干扰方法。本发明可用于抑制个数多于物理阵列自由度的干扰。

背景技术：

1、目前，雷达面临的电磁环境越来越复杂，雷达在接收有用信号的同时易受到有源强干扰的影响，难以进行目标检测和后续的信号处理。自适应数字波束形成技术可以使相控阵雷达根据环境信息自适应的抑制干扰信号并保留期望信号，可以大大提高雷达系统的抗干扰能力。但是，在实际应用中要考虑空间通道个数以及硬件成本的限制，实现有限空间通道下的抗干扰技术，因此，在实际的工程实现中往往采用子阵技术减小系统自由度，但该方法受到有限空间通道的约束，当干扰个数大于阵列自由度时，系统的抗干扰性能会变差，如何突破物理通道数对阵列自由度的限制，研究能够抑制多于物理通道数干扰源的方法尤为重要。

2、中国电子科技集团公司第十研究所在其申请的专利文献“基于虚拟子阵的相控阵天线抗干扰接收系统及设计方法”(申请号202310590687.8，申请日2023.05.24，申请公布号cn 116707600 a)中公开了一种基于虚拟子阵的相控阵天线抗干扰方法。该方法实现的步骤为：第一步，构造二维虚拟子阵；第二步，每个二维虚拟子阵覆盖区构造成一个子阵，每个子阵内部通过模拟合成方式形成一路模拟信号，每路模拟信号通过独立的变频与采样电路完成数字化得到各子阵接收数据；第三步，由虚拟子阵阵列排布和期望信号方位角计算虚拟子阵导向向量模拟合成权向量，所有子阵使用相同的模拟合成权向量；第四步，根据每个子阵中心位置相对二维虚拟子阵中心位置的空间位置关系和期望信号方位角建立转换矩阵，使用转换矩阵以及各子阵接收数据运行mvdr算法计算最优的转换矩阵；第五步，利用转换矩阵对各子阵接收数据进行加权，获取矩形平面相控阵天线最终的输出数据。该方法虽然能够在减少接收通道数目、降低接收系统复杂度的情况下实现对干扰信号的抑制，但是，该方法仍然存在的不足之处是，当干扰个数大于阵列自由度时，系统的抗干扰性能会变差，该方法受到有限空间通道的约束。

3、西安电子科技大学在其申请的专利文献“基于嵌套阵列的mimo雷达抗干扰方法”(申请号201611165446.5，申请日2016.12.16，申请公布号cn 106646388 a)中公布了一种基于嵌套阵列的mimo雷达抗干扰方法。该方法实现的步骤为：第一步，获得目标返回信号；第二步，对目标返回信号依次进行快拍取样、匹配滤波和向量化，得到向量化后的接收数据y；第三步，估计接收数据的协方差矩阵并向量化，得到观测矢量z；第四步，去除观测矢量的重复元素，得到虚拟的差分阵列接收数据z1；第五步，将z1划分为n1个子阵接收数据，得到秩恢复的接收数据协方差矩阵rss；第六步，根据rss得到波束形成器权矢量w；第七步，根据w进行波束形成，增强期望目标信息并抑制干扰。该方法虽然有效提高了mimo雷达的分辨率和抑制干扰的性能，但是，该方法仍然存在的不足之处是，获取秩恢复的差分阵列接收数据的协方差矩阵时，使用的是空间平滑方法，该方法导致阵列自由度受到平滑子阵中阵元个数的限制，当干扰个数大于平滑子阵的阵元个数时，系统的抗干扰性能会变差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，用于解决在有限空间通道数的约束下，当干扰个数大于阵列自由度时，系统的抗干扰性能变差的问题。

2、实现本发明目的的思路是：本发明对子阵采用差分阵列的思想，对子阵的阵元位置矢量做差运算得到差分阵列的阵元位置矢量，增加了阵元个数，扩展了阵列自由度，以此解决了现有技术受到有限空间通道个数约束的问题。本发明对子阵接收数据进行分段处理，通过得到的多组差分阵列接收数据直接计算差分阵列的协方差矩阵，协方差矩阵的维度等于差分阵列的阵元个数，利用了差分阵列的全部自由度进行抗干扰，解决了现有技术使用空间平滑法计算差分阵列的协方差矩阵导致阵列自由度损失的问题。

3、实现本发明目的的技术方案包括如下步骤：

4、步骤1，将平面阵列接收数据进行子阵合成后，对子阵样本进行分段，计算每段子阵的协方差矩阵；

5、步骤2，获取差分阵列的接收数据，计算差分阵列的协方差矩阵；

6、步骤3，计算差分阵列的导向矢量，计算最小方差无失响应波束形成器权矢量；

7、步骤4，波束形成抑制干扰。

8、本发明与现有技术相比具有以下优点：

9、第一，本发明对子阵采用差分阵列的思想，扩展了阵列自由度，克服了现有技术受到有限空间通道个数约束的不足，使得本发明能够在空间通道数有限时抑制多于物理阵列自由度的干扰，提高了有限空间通道约束下系统抑制多干扰的能力。

10、第二，本发明对子阵样本进行分段处理，通过得到的多组差分阵列接收数据计算差分阵列的协方差矩阵，克服了现有技术使用空间平滑法得到差分阵列的协方差矩阵时损失系统自由度的缺陷，使得本发明提高了系统的自由度，抑制多干扰效果更好。

技术特征：

1.一种基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，分段计算子阵样本的协方差矩阵，利用多段差分阵列的接收数据计算协方差矩阵；该方法的步骤包括如下：

2.根据权利要求1所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤1中所述的子阵合成是由下式得到的：

3.根据权利要求2所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤1中所述的对子阵样本进行分段指的是，将子阵样本分成k段，xsub,k表示第k段子阵样本，k表示分段序号，k＝1,2,…,k。

4.根据权利要求3所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤1中所述的每段子阵的协方差矩阵是由下式得到的：

5.根据权利要求1所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤2中所述差分阵列的接收数据，是对每段子阵的协方差矩阵进行向量化并剔除重复元素，再按照差分阵列的阵元位置顺序排序得到矢量，将k列矢量按样本分段顺序组成矩阵，得到差分阵列的接收数据。

6.根据权利要求4所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤2中所述的差分阵列的协方差矩阵是由下式得到的：

7.根据权利要求6所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤3中所述差分阵列的导向矢量是由下式得到的：

8.根据权利要求7所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤3中所述的最小方差无失响应波束形成器权矢量是由下式得到的：

9.根据权利要求8所述的基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其特征在于，步骤4中所述的波束形成是由下式得到的：

技术总结本发明公开了一种基于样本分段差分阵列的抗干扰方法，其实现步骤是：将平面阵列接收数据进行子阵合成后，对子阵样本进行分段，计算每段子阵的协方差矩阵；从而获取差分阵列的接收数据；通过计算差分阵列的导向矢量和协方差矩阵，得到最小方差无失响应波束形成器权矢量；利用权矢量进行波束形成从而抑制干扰。本发明解决了阵列抑制干扰时受到有限空间通道的约束和使用空间平滑法计算差分阵列协方差矩阵时损失系统自由度的问题，能够在空间通道数有限时抑制多于物理阵列自由度的干扰，提高了有限空间通道约束下系统抑制多干扰的能力，具有扩展阵列自由度的优点。技术研发人员：许京伟,苗媛媛,廖桂生,黄磊,王晓飞,宋明受保护的技术使用者：西安电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25