[发明专利]基于多通道NLMS的外辐射源雷达海杂波干扰抑制方法

摘要

本发明涉及一种基于多通道NLMS的外辐射源雷达海杂波干扰抑制方法，属于雷达信号处理技术领域。本发明将直达波天线接收到的参考信号调频到海杂波的多普勒频率上，构成与海杂波多普勒频率分量相对应的多个参考通道，得到一种多通道归一化最小均方（NLMS）自适应对消滤波器，建立多通道NLMS滤波器的数学模型，构成多个参考信号对消不同频率的海杂波干扰，可以较好的抑制展宽的海杂波干扰，提高对消增益和目标信噪比。

主权项

1.基于多通道NLMS的外辐射源雷达海杂波干扰抑制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，将直达波天线接收到的参考信号调频到海杂波的多普勒频率上，构成与海杂波多普勒频率分量相对应的多个参考通道，得到一种多通道归一化NLMS自适应对消滤波器，建立多通道NLMS滤波器的数学模型如下：W(n)=[w1(n),w2(n),...,wK(n)]=w1(n),w1(n-1),...,w1(n-M+1)w2(n),w2(n-1),...w2(n-M+1)...wK(n),wK(n-1),...,wK(n-M+1)T---(3)]]>U(n)=[u1(n),u2(n),...,uK(n)]=[u1(n)ej2πnf1/fs,u1(n)ej2πnf2/fs,...,u1(n)ej2πnfK/fs]---(4)]]>e(n)=d(n)-Σi=1KwiH(n)ui(n)---(5)]]>w^i(n+1)=w^i(n)+μ~iλ′+Σj=1K||uj(n)||2ui(n)e*(n),(i=1,2,...,K)---(6)]]>式中T表示矩阵转置，H表示共轭转置，*表示复共轭，W(n)为多通道NLMS滤波器系数矩阵，K为通道个数，w_i(n)为n时刻多通道NLMS滤波器第i,i＝1,2,...,K,个通道的M×1维抽头权向量；M为滤波器阶数；U(n)为多通道NLMS滤波器输入矩阵，f_s为采样频率,f_i且f₁＝0为调频率,ui(n)=u1(n)ej2πnfi/fs=[u1(n)ej2πnfi/fs,u1(n-1)ej2π(n-1)fi/fs,...,u1(n-M+1)ej2π(n-M+1)fi/fs]T]]>为n时刻多通道NLMS滤波器第i个通道的抽头输入向量；u₁(n)为原始参考信号，d(n)为n时刻回波值，e(n)为n时刻多通道NLMS滤波器的输出值也即对消结果，w_i(n+1)为多通道NLMS滤波器第i个通道系数更新方程，为n时刻K个参考通道输入值的范数平方和，为多通道NLMS滤波器第i个通道的更新步长，λ'是防止除法溢出的取值；步骤2，利用步骤1建立的多通道NLMS滤波器模型进行多通道NLMS对消；步骤2.1，参数初始化根据杂波的长度，确定对消滤波器阶数M，然后分析确定海杂波多普勒频谱展宽范围包含的多普勒单元个数，设定展宽的单元个数作为参考通道个数K，并根据积累时间确定对应单元的海杂波主多普勒频率f_i，然后将直达波天线接收到的参考信号进行调频，构成K个参考通道，其中第一个通道为原始参考信号，其余参考通道信号为原始参考信号的调频信号，U(n)＝[u₁(n)；u₂(n)；...;u_K(n)]＝0为K个参考通道初始输入矩阵，W(n)＝[w₁(n);w₂(n);...;w_K(n)]＝0为K个通道自适应滤波器初始权系数矩阵；步骤2.2，更新输入矩阵U(n)将n时刻K个参考通道新的输入值其中u₁(n)为n时刻原始参考信号值，f_s为信号采样频率，f_i为多通道NLMS滤波器第i个通道的调频率，加入到输入向量u_i(n)中，构成新的输入矩阵U′(n)=[u1(n),u2(n),...,uK(n)]=[u1(n)ej2πnf1/fs,u1(n)ej2πnf2/fs,...,u1(n)ej2πnfK/fs]---(7)]]>ui(n)=u1(n)ej2πnfi/fs=[u1(n)ej2πnfi/fs,u1(n-1)ej2π(n-1)fi/fs,...,u1(n-M+1)ej2π(n-M+1)fi/fs]T]]>为n时刻多通道NLMS滤波器第i个通道的M×1维抽头输入向量；步骤2.3，计算n时刻的多通道NLMS滤波器估计误差，也即对消结果e(n)=d(n)-Σi=1KwiH(n)ui(n)---(8)]]>式中为n时刻多通道滤波器第i个通道权系数向量的共轭转置，为n时刻K个通道估计值之和，d(n)为滤波器在n时刻的期望值即回波信号在n时刻的值，e(n)为估计误差即对消结果；步骤2.4，更新多通道NLMS滤波器的权系数矩阵W(n+1)首先对每个通道的权向量进行更新，更新方程如下，wi(n+1)=wi(n)+μ~iλ′+Σj=1K||uj(n)||2ui(n)e*(n),(i=1,2,...,K)---(9)]]>进而得到多通道自适应滤波器权系数矩阵，W(n+1)＝[w₁(n+1),w₂(n+1),...,w_K(n+1)]  （10）式中u_i(n)为n时刻多通道NLMS滤波器第i个通道的输入向量，是多通道NLMS滤波器第i个通道的更新步长，λ'为防止除法溢出的取值，w_i(n)为n时刻多通道NLMS滤波器第i个通道的权系数向量；为n时刻K个通道输入值范数的平方和；w_i(n+1)为n+1时刻多通道NLMS滤波器第i个通道更新的权系数向量；得到每个通道的权向量后，便构成更新的权系数矩阵W(n+1)；步骤2.5，迭代次数加1，循环执行步骤2.2～步骤2.4，当迭代次数等于需要滤波的数据长度时，循环结束；从而得到利用多通道NLMS方法对消后的数据。