[发明专利]基于改进IAA波束形成的低空目标测向方法

说明书

本发明属于雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种基于改进IAA波束形成的低空目标测向方法，包括以下步骤：S1：构建低空环境下混合信号模型；S2：空间差分处理不相关信号；S3:重构差分矩阵；S4:分离相干信号和DOA估计；S5：抑制相干干扰信号。本发明具有以下技术效果：本发明通过对差分矩阵进行优化以构造出新的差分矩阵，从而提高测向精度。同时，本发明结合IAA算法得到的相干信号空间谱，构建干扰噪声协方差矩阵来对空域相邻的相干干扰信号进行抑制。本发明不仅能够有效提高低空目标探测的环境适应性，而且对于促进低空目标无源测向向实用化、精细化方向发展提供技术支撑。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种基于改进迭代自适应(Iterative Adaptive Approach,IAA)波束形成的低空目标测向方法。

背景技术

低空目标一般具有地形和地物遮蔽，且可以超低空飞行，一来可能处于雷达盲区，二来目标信号淹没在强烈地海杂波、多径干扰之中，在时域、空域、频域等都难以分离。此外，随着人工智能技术的应用，以导弹、无人机为主要形式的低空目标不仅能够自主改变轨迹躲避有源雷达的探测定位，而且还能对其进行智能识别、欺骗干扰和攻击摧毁，现有的雷达探测手段面临着全新的挑战。

近年来，基于雷达外辐射源的无源探测系统具有隐蔽探测、抗电磁干扰以及反隐身等优点，同时比广播、电视等商业辐射源有更远的探测距离和更高的分辨率，得到了雷达学术和工业界的广泛研究。然而，针对低空这一特定环境，利用雷达辐射源进行目标测向在信号处理上尚存在以下问题：一方面，低空环境复杂多变，强杂波、多径效应导致无源接收时存在大量的不相关和相干信号，而大多文献仅从多径或杂波其中一个方面进行信号建模和测向算法研究，缺乏考虑不相关和相干信号间的相互干扰问题；另一方面，基于雷达外辐射源的无源探测属于非合作工作体制，受限于外辐射源特性，在信号处理中极易出现低信噪比、小样本数等不利条件，此时现有的空间平滑类阵列测向方法难以解决不相关信号和相干信号的分离、抑制以及波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计问题，特别是低空环境中，该类算法将产生较大误差，甚至完全失效。

发明内容

为解决低空环境中低信噪比、小样本数及空域不相关和相干信号同方向入射等带来的阵列测向问题，本发明基于迭代自适应(Iterative Adaptive Approach,IAA)技术(Yardibi T,Li J,Stoica P,Xue M,Baggeroer A B.Source localization and sensing:A nonparametric iterative adaptive approach based on weighted least squares[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems.2009,37(10):1317～1322.)，提出一种基于改进IAA波束形成的低空目标测向方法。首先利用空间差分技术去除不相关信号在阵列协方差矩阵中的贡献，随后对空间差分矩阵进行优化构造新的差分矩阵，利用IAA算法对剩余相干信号进行分离和DOA估计，最后提出基于IAA空间谱的协方差矩阵重建波束形成方法对空域相邻的相干干扰进行抑制，从而得到目标信号DOA估计。

本发明采用的技术方案为：一种基于改进IAA波束形成的低空目标测向方法，该方法包括以下步骤：

S1：构建低空环境下混合信号模型。

无源探测系统主要由参考天线，接收天线和接收机组成，系统工作时利用参考天线截获外辐射源信号，利用接收天线截获目标反射的信号来实现目标的检测、跟踪和定位等功能。

为了便于分析，假设远场窄带信号以角度θ入射到阵元间隔为d的均匀线性阵列天线上，阵元数为M。令第一个阵元为参考阵元，则导向矢量可表示为

其中，λ表示信号波长，[·]^T表示进行转置处理。