[发明专利]一种基于雷达外辐射源的低空目标无源测向方法

说明书

本发明属于雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种基于雷达外辐射源的低空目标无源测向方法，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:协方差矩阵重构；S4:相干信号DOA估计。本发明具有以下技术效果：针对低空环境下强杂波和多径效应导致不相关信号和相干信号同时存在情况下的测向问题，本发明充分结合了空间差分方法和IAA算法的优点，通过最小二乘的迭代方式进行计算，对数据快拍要求低，有利于在工程化实践中应用。本发明对于提高低空目标探测的环境适应性，促进以雷达为外辐射源的低空目标无源测向向实用化、精细化方向发展起到重要作用。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种基于雷达外辐射源的低空目标无源测 向方法。

背景技术

导弹、无人机的雷达截面积小，且可以低空、超低空飞行，可能处于雷达盲区，同时低 空环境复杂多变，目标淹没在多径、杂波之中，在时域、空域、频域等都难以分离。此外，采用人工智能技术的低空武器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严峻威胁。近年来，利 用第三方雷达辐射源的无源探测系统能够实现对空间/空中目标的检测、跟踪和定位，具有结 构简单、成本较低、战场生存能力强以及反隐身目标等优势，在学术界和工业界引起了广泛 的研究热潮。相对于传统调频广播、电视、导航卫星等外辐射源，以雷达为外辐射源具有更 远的探测距离、更高的分辨率等特点，对于促进低空目标测向能力综合跃升、补充完善低空 目标探测体系能力建设具有非常重要的理论意义和实用价值。然而，针对低空环境下这一特 殊背景，以雷达为外辐射源开展低空目标无源测向在信号处理中面临新的技术难题：一方面， 低空强杂波和多径效应使得无源接收机中有大量的不相关和相干信号，现有的阵列测向技术 手段往往只考虑不相关和相干干扰中的一个方面，缺乏考虑它们同方向入射时的相互干扰情 形；另一方面，非合作的工作方式受制于外辐射源特性，在低信噪比小样本条件下传统阵列 测向方法难以实现不相关信号和相干信号的分离和波达方向(Direction of Arrival，DOA)估 计，从而影响最终的低空目标测向结果。

发明内容

针对上述技术中存在的问题，本发明提出一种基于雷达外辐射源的低空目标无源测向方 法。该方法结合分步处理思想，首先采用利用空间差分技术去除不相关信号在协方差矩阵中 的贡献，随后对空间差分矩阵进行重构优化，最后利用迭代自适应算法对剩余相干信号进行 DOA估计。

本发明采用的技术方案为：一种基于雷达外辐射源的低空目标无源测向方法，该方法包 括以下步骤：

S1：构建低空环境下混合信号模型。

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。

不失一般性，假设有K个远场窄带混合信号，包括K_c个相干信号和K_u个不相关信号，即K＝K_u+K_c，其中K_c个相干信号划分为G个相干信号组，表示来自G个统计独立的信号源。 令其中g为相干信号组变量，表明在第g个相干信号组里有L_g个多径信号， g＝1,…,G。假设第g个相干信号组的第l_g个多径信号的入射角度为多径系数为 l_g＝1,…,L_g。

假设K_u个不相关信号和K_c个相干信号在不同的信号组，那么低空环境下的混合信号模 型可以表示为