子阵级数字波束形成抗多主副瓣干扰及测角技术

对于大型的二维相扫雷达天线阵列,数字波束形成通常在子阵上完成,以减少数字接收机的数量并降低成本。基于子阵级数字波束形成,文中提出了一种改进的自适应信号处理架构,在低成本的情况下,同时抑制多个主副瓣干扰,并保持对目标的单脉冲测角精度。首先,每个子阵内部形成非自适应的波束并转化为数字输出;再利用行和列波束的分维特性,在子阵级形成自适应波束,进行干扰抑制处理;最后,分别将各个行或列波束合成为全阵列的俯仰或方位和差波束,用于目标的单脉冲测角。与传统的四通道抗主瓣干扰相比,该方法在合成和差波束前,基于子阵级数字波束完成自适应干扰的抑制。因此,充分利用了有限的自由度,挖掘了子阵级数字阵列抗同时多个主副瓣干扰的能力。还结合相控阵雷达实例,给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。总的来说,所提出的阵列信号处理架构,在降低系统复杂度和成本的同时,大大提高了雷达系统的抗干扰能力。     

基于非均匀子阵的双和/三差通道同时抑制主副瓣干扰

针对相控阵单脉冲雷达体制测角的情况,本文提出了一种降维双和/三差通道自适应同时抑制主、副瓣干扰的算法.该算法利用权值逼近的方法,在非均匀子阵上形成静态和、俯仰差、方位差、双差波束以及指向副瓣干扰方向的和波束,差波束、指向副瓣干扰的和波束作为静态和波束的辅助波束,双差波束作为差波束的辅助波束,根据维纳滤波原理通过对辅助波束的优化加权对消掉和波束中的主副瓣干扰信号及差波束中的主瓣干扰信号,设计出一种新的干扰抑制和测角跟踪算法.所提算法结构简单、测角精度高、能同时抑制主副瓣干扰且鉴角斜率无需修正.仿真实验和性能分析证明了所提算法的有效性和正确性.     

数字阵列雷达抗多个主副瓣干扰方法的性能比较

当今电子战中,常使用组合干扰战术,同时抗多个主副瓣干扰成为雷达系统面临的巨大挑战。矩形相控阵可以合成四个通道波束,并利用差波束对消和波束内的一个主瓣干扰,保持对目标的探测性能和测角精度。全数字化的相控阵可采用行列自适应波束合成,充分利用数字阵的自由度,同时抑制多个主副瓣干扰,提升了雷达同时抗干扰的能力。为进一步提高雷达的抗干扰和目标探测性能,文中提出一种新的两级架构,首先采用高增益的辅助窄波束消除主瓣干扰;然后,自适应合成和差波束并做单脉冲测角。该方法将干扰对目标探测性能的影响降到了最小。     

阵列雷达最优子阵划分研究

在大型的相控阵天线中,为降低系统复杂性及应用成本,需要采用子阵划分技术对天线阵面进行最优划分。首先总结了基于子阵划分的相控阵雷达信号处理流程,在此基础上,从低副瓣的多波束、子阵级自适应干扰抑制等不同方面研究子阵划分技术。对现有子阵划分的研究途径、划分的方法以及各自特点进行研究和归纳。在抑制波束旁瓣方面,建立了求解最优子阵划分的优化数学模型;在自适应抗扰方面,分析了栅零点等影响子阵级自适应处理性能的因素。最后提出了最优子阵划分问题的进一步研究方向。     

大型线阵自适应数字波束形成超低副瓣技术

自适应数字波束形成技术是现代阵列天线系统必须采用的关键技术。为了对付强有源干扰,现代相控阵雷达都必须具有自适应的干扰抑制能力。除了对抗有源干扰外,大部分雷达还要求具有强杂波背景下检测目标的能力,这就需要雷达天线具有低或超低副瓣电平。本文针对大型线阵,结合数字波束形成,讨论了在保证自适应干扰置零的前提下,如何控制自适应波束的副瓣电平,从而实现阵列系统的超低副瓣性能。     

一种改进的两级子阵级自适应单脉冲方法

 子阵级自适应单脉冲是将单脉冲测角应用于多功能相控阵雷达所需要采用的技术.本文研究应用于平面相控阵的两级子阵级自适应单脉冲方法.应用子阵级四通道单脉冲系统,其中双差通道作为辅助通道.提出子阵级4通道单脉冲系统的信号模型.提出一种改进的两级子阵级自适应单脉冲方法.其中第1级自适应用于抑制旁瓣干扰,同时进行主瓣保形;通过对主瓣保形的子阵级ADBF进行修正,有效抑制了自适应方向图的旁瓣,且明显改善了主瓣保形效果;第2级自适应用于抑制主瓣干扰,同时保持单脉冲比不变.仿真结果表明,本文方法在有效抑制干扰的同时,保持了良好的单脉冲特性;其自适应单脉冲比与静态单脉冲比十分接近.     

对相控阵雷达副瓣的双极化干扰研究

相控阵雷达普遍采用自适应数字波束形成技术,能够有效对抗副瓣干扰.随着计算能力的提升,波束形成算法可以做到接近实时运算.这导致多点源闪烁干扰、重复噪声干扰等以往有效的方法效果也被大大削弱.自适应波束形成技术的原理是窄带条件下多个雷达天线单元接收到同一干扰机的信号高度相关.由于天线单元必然存在交叉极化分量,不同单元的交叉极化方向图有较大的幅相不一致性.基于这一点,利用一台干扰机产生2路极化不同的干扰信号,能够改变多个天线单元接收到数据的固有的相关性,从而消耗更多的雷达空域自由度.理论分析和仿真结果证明了上述结论.     

子阵幅度加权的低副瓣技术研究

在大型相控阵天线中采用子阵幅度加权来降低副瓣是一项简单且实用的技术,并且成本较低,但是在副瓣区域会出现高量化瓣（栅瓣）。如果在阵元级进行幅度加权,就不会出现量化瓣,且会取得非常好的低副瓣的效果。但是由于大型相控阵天线阵元数目比较多,所以采用阵元幅度加权馈电系统会比较复杂,而且成本较高。解决这个问题一个折中的方法就是在子阵进行幅度加权,同时在每个子阵中具有相同序号的阵元加权相同的系数,然后利用子阵系数和阵元系数的乘积来近似只有在阵元进行加权时的期望加权系数。这个近似的方法要比单独采用子阵幅度加权的副瓣电平好（在这里假设所有的子阵都是均匀子阵）。该设计比全部阵元幅度加权简单,而且降低了成本。     

一种改进的机载雷达抗副瓣干扰方法

某机载雷达采用和差波束空时自适应处理(ΣΔ-STAP)方法能较好地对抗一个主瓣干扰和ΔA波束非零点副瓣干扰,但当干扰从ΔA波束副瓣零点方向进入时,主瓣分裂,对抗效果差。结合雷达实际特点,提出一种改进的ΣΔ-STAP方法,利用和、差和保护3个通道进行二维自适应处理。仿真结果表明,该方法能够很好对抗副瓣零点干扰,性能较以前ΣΔ-STAP方法有10 dB的改善,并且受幅相误差的影响变弱。     

一种平面阵的非均匀子阵划分方法

大型相控阵雷达阵元数目众多,系统结构复杂,在实际中一般采用子阵结构,以减少通道数和设计成本。均匀划分的子阵级波束形成会产生栅瓣和栅零点;设计合理的非均匀划分方法可以有效的抑制栅瓣和栅零点,缺点是旁瓣较高和自适应性能下降。本文针对等幅平面阵提出了一种简单的非均匀划分子阵的方法,能够打乱子阵排列的周期性,有效降低了子阵级方向图的旁瓣。仿真验证了该方法的有效性。     

子阵级自适应单脉冲的四通道主瓣干扰抑制

子阵级自适应单脉冲是将单脉冲估计应用于相控阵雷达必需采用的方法,而主瓣干扰抑制是其关键技术.针对平面相控阵,应用四通道单脉冲系统(其中双差通道作为辅助通道),提出子阵级四通道系统的信号模型.给出子阵级自适应单脉冲的主瓣干扰抑制方法;在对一个方向(俯仰或方位)的主瓣干扰进行抑制的同时,可使其正交方向(方位或俯仰)的单脉冲比保持不变(与静态单脉冲比相同).该方法无需对自适应和、差波束的输出进行校正.仿真结果证明了其有效性.     

关于主瓣干扰抑制技术的研究

天波超视距雷达中，天线的主瓣方向与副瓣方向一样，也会引入大量的干扰，导致脉冲压缩后目标信号淹没在干扰的旁瓣之中。利用最小二乘法和特征子空间投影的方法来抑制主瓣干扰，分析比较了它们的抑制性能。结果表明：最小二乘法实现简单，能较好的抑制小功率的干扰，而特征子空间投影的方法对于大功率的输入干扰，抑制效果更好；实际中将两种方法相结合，可取得不错的效果。     

一种改进的基于LC-GSC的主瓣干扰抑制方法

针对线性约束广义旁瓣相消器(LC-GSC)存在主瓣干扰时天线自适应方向图会出现主瓣波束畸变及副瓣电平升高的问题,给出了一种通过阻塞矩阵对数据进行预处理的主瓣干扰抑制方法,对线性约束广义旁瓣相消器进行了改进,先利用阻塞矩阵预处理实现主瓣干扰抑制,再通过线性约束广义旁瓣相消器进行波束形成,有效地解决了波束主瓣变形及旁瓣电平升高的问题。仿真分析验证了改进方法的有效性。     

加载与约束结合的主瓣干扰抑制方向图保形

针对基于阻塞矩阵实现主瓣干扰抑制的波束指向偏移问题,提出了一种基于对角加载与线性约束相结合的方向图保形方法。通过深入分析阻塞矩阵预处理方法,发现预处理后波束指向偏移是由自适应波束形成算法中的协方差矩阵失配引起的,故提出利用对角加载实现波束指向的准确校正,利用线性约束实现其它干扰方向的准确置零,有效实现了预期的自适应波束形成效果。通过仿真分析不仅验证了所提方法的正确性和有效性,同时发现所提方法对加载电平的选取不敏感,也即加载电平的选取比较容易。     

Power-line interference detection and suppression in ECG signal processing

A novel power-line interference (PLI) detection and suppression algorithm is presented to preprocess the electrocardiogram (ECG) signals. A distinct feature of this proposed algorithm is its ability to detect the presence of PLI in the ECG signal before applying the PLI suppression algorithm. No PLI suppression operation will be performed if PLI is not detected. We propose a PLI detector that employs an optimal linear discriminant analysis (LDA) algorithm to make a decision for the PLI presence. An efficient recursive least-squares (RLS) adaptive notch filter is also developed to serve the purpose of PLI suppression. Experimental results demonstrate superior performance of this proposed algorithm.     

一种稀疏重建的天波雷达射频干扰抑制算法

天波雷达工作频段通常有大量的射频干扰,严重影响了雷达探测。目前最有效的射频干扰抑制方法主要是基于相似约束的方法,其本质是在匹配滤波器上叠加一个抑制射频干扰的窄带滤波器。基于窄带滤波器稀疏特性,提出了一种稀疏约束的射频干扰抑制方法,对窄带滤波器施加稀疏性约束并加大对稀疏项的惩罚,在保证匹配滤波器效果的同时更加有效抑制干扰。该方法首先将滤波器分解为匹配滤波滤波器和窄带滤波器,然后对窄带滤波器施加稀疏约束,基于此构建一个稀疏约束的非凸优化问题。最后,提出一种低计算复杂度的交替性自适应迭代算法求解该非凸优化问题。仿真和实测数据处理结果表明,所提方法的输出信干噪比较相似约束算法提高了1 dB以上,有效地提高了射频干扰抑制性能。     

基于时空处理的阵列扩展及同频干扰抑制

该文推导了基于时空联合处理的 2-D 阵列扩展方法,研究了虚拟阵的结构,构造了虚拟阵的伪数据矩阵;同时提出了抑制同频干扰的算法。当采用m阵元的2-D阵列时,扩展阵列的等效阵列孔径为n=(m+1)2/2-1(m为奇数)或n=m(m+2)/2-1(m为偶数)。这种阵列扩展方法和同频干扰抑制算法能在较低信噪比(0dB)以下工作,并且能实现2-D参数的自动配对。理论和计算机仿真实验均表明这种扩展和算法的有效性。     

基于子带阵列盲处理的空时干扰抑制

在卫星智能天线终端,传统空时自适应滤波处理中自适应算法需要信号信息而缺乏实时性,阵列处理算法复杂而抗干扰能力不足,针对此问题,提出了一种子带盲自适应阵列处理算法,用于直扩系统空时干扰抑制技术。子带阵列处理相对纯空域处理提高了阵列自由度,相对传统空时的抽头延迟线阵列自适应结构又大大降低了算法复杂度。提出的子带指数型变步长线性约束恒模算法的自适应阵列处理算法能在低算法复杂度下提供较高的收敛速度和收敛精度,不需要发送训练序列,可实现盲自适应波束形成,易于实现实时跟踪信号变化。仿真结果表明新的空时干扰抑制方案具有更好的抗干扰性能。     

子阵级平面相控阵ADBF的旁瓣抑制方法

研究子阵级平面相控阵ADBF自适应方向图的旁瓣抑制方法.给出了二维子阵级ADBF的信号模型,适用于任意的平面相控阵.分析了常规的二维子阵级ADBF方法,引入了基于子空间投影的二维子阵级ADBF.研究了常规方法和基于子空间投影方法的结合方法,提高了对自适应方向图进行旁瓣抑制的灵活性,有效地降低了输出SINR损失;可在较好地进行旁瓣抑制的同时,得到与最优波束形成器非常接近的输出SINR.仿真结果证明了所提出方法的有效性.     

A solution for self-calibrating a large distorted phased arrayusing subarray processing

Two subarray procedures are added to the multiple scatterer algorithm (MSA) for the purpose of self-calibrating a large distorted phased array. Depending on whether or not overlapping between adjacent subarrays exists, they are called the multiple scatterer algorithm with subarray processing (MSA-S) or the multiple scatterer algorithm with overlapping subarray processing (MSA-OS). These are tested using experimental microwave echoes from an industrial site and a housing development area. The data sets are obtained using an X-band (3-cm), 83-m phased array. MSA-OS can synthesize a specular-like beamformer using the echoes from three low-quality beamformers, each of which is incapable of phase-cohering the array by itself. MSA is found to be superior to the more basic dominant scatterer algorithm (DSA), and MSA-OS is found to perform the best