[发明专利]基于空域矩阵滤波和干扰对消的强干扰抑制方法

说明书

本发明是基于空域矩阵滤波和干扰对消的强干扰抑制方法。本发明主要用于抑制观测扇面外和观测扇面内的强干扰。通过子空间矩阵滤波，减小观测扇面外干扰影响，进而获得观测扇面内强干扰方位，并将其应用于阻塞矩阵的设计，构建新的不降低数据维数的阻塞阵。通过阻塞矩阵和空域矩阵滤波器对阵列接收数据进行处理，最后采用MUSIC谱进行方位估计。本发明在抑制观测扇面内强干扰的同时，保留了邻近方位的弱目标信息，实现强干扰条件下的弱目标方位估计。本发明属于一种水声阵列信号处理方法，可应用于阵列信号处理、弱目标方位探测等领域。

技术领域

本发明涉及水声工程技术领域，是一种基于空域矩阵滤波和干扰对消的强干扰抑制方法。

背景技术

基于阵列信号处理的DOA估计方法广泛应用于声纳、雷达等领域，其中，强干扰背景下的目标方位估计首先要对干扰进行抑制。

空域矩阵滤波器应用于DOA估计，可以抑制阻带区域的干扰和噪声，提高了低信噪比下的方位估计精度。但是，当有一个强干扰位于观测扇面内距离目标方位比较近时，矩阵空域滤波器失效。传统的阻塞矩阵，也可以用于去除强干扰影响，但是此技术需要预知强干扰的方位，并且会降低阻塞矩阵维数。

发明内容

本发明为解决上述现有技术存在的问题，提供了一种基于空域矩阵滤波和干扰对消的强干扰抑制方法，本发明提供了以下技术方案：

一种基于空域矩阵滤波和干扰对消的强干扰抑制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：建立阵元信号接收模型，设定矩阵滤波器通带，确定通带内强干扰方位；

步骤二：根据估计的强干扰方位，构造阻塞矩阵，对阻塞矩阵接收数据进行处理，去除通带内的强干扰；

步骤三：去除阻塞矩阵对协方差矩阵的影响；

步骤四：对协方差矩阵进行空域滤波处理，获得MUSIC空间谱。

优选地，所述步骤一具体为：

第一步：建立阵元信号接收模型，所述模型由N个阵元组成的均匀线列阵，有P个远场窄带平面波信号从不同方向入射到所述模型，所述阵元间距为信号频率的半波长，计算得到阵元接收信号，所述阵元接收信号通过下式表示：

n(t)＝[n₁(t),n₂(t),...,n_N(t)]^T (2)

其中，x(t)为阵元接收信号，s_i(t)为源信号，P为远场窄带平面波信号数量，a(θ_i)为第i个源信号的阵列流形向量，n(t)为噪声向量，[·]^T为转置，N为阵元数；

第二步：设定各源信号之间以及源信号与噪声之间互不相干，各阵元的背景噪声为相互独立的零均值高斯白噪声，建立阵列接收数据的协方差矩阵，所述协方差矩阵通过下式表示：

其中，R_x为阵列接收数据的协方差矩阵，K表示快拍总数，k表示快拍数，p_i表示第i个源信号的能量，I为单位矩阵，[·]^H表示共轭转置,表示噪声能量,η_i表示第i个特征值并且满足η₁＞η₂＞···＞η_N，u_i是η_i对应的特征向量；

第三步：设定矩阵滤波器的通带为Θ，阻带为对通带Θ外的强干扰采用空域矩阵滤波器对接收的阵列信号数据进行滤波，使得通带Θ内的信号无失真通过，所述空域矩阵滤波器预期响应通过下式表示：