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基于二阶统计量盲源分离算法的无源雷达同频干扰抑制研究

吕晓德 孙正豪 刘忠胜 张汉良 刘平羽

引用本文: 吕晓德, 孙正豪, 刘忠胜, 张汉良, 刘平羽. 基于二阶统计量盲源分离算法的无源雷达同频干扰抑制研究[J]. 电子与信息学报, doi: 10.11999/JEIT190178 shu
Citation:  Xiaode LYU, Zhenghao SUN, Zhongsheng LIU, Hanliang ZHANG, Pingyu LIU. Research on Suppressing Co-channel Interference of Passive Radar Based on Blind Source Separation Using Second Order Statistics[J]. Journal of Electronics and Information Technology, doi: 10.11999/JEIT190178 shu

基于二阶统计量盲源分离算法的无源雷达同频干扰抑制研究

    作者简介: 吕晓德: 男,1969年生,研究员,研究方向为基于阵列技术的的新体制雷达系统及其应用;
    孙正豪: 男,1995年生,硕士生,研究方向为无源雷达信号处理;
    刘忠胜: 男,1977年生,副研究员,研究方向为干涉SAR信号处理;
    张汉良: 男,1993年生,硕士生,研究方向为基于LTE信号的无源雷达信号处理;
    刘平羽: 男,1994年生,硕士生,研究方向为无源雷达信号处理
    通讯作者: 孙正豪,sunzhenghao17@mails.ucas.ac.cn
摘要: 针对基于长期演进(LTE)信号的无源雷达存在同频基站干扰的问题,该文提出一种基于2阶统计量的盲源分离算法,该算法是在卷积混合模型下,通过多通道最小均方(LMS)算法实现分离信号之间的相关性最小。由于各发射基站信号之间统计不相关,当分离信号之间的相关性达到最小时,完成观测信号的分离。在此基础上,改进了传统无源雷达信号处理的流程,增加了分离同频干扰基站直达波和多径杂波的步骤,实现了对同频干扰基站杂波的抑制。通过仿真分析,验证了算法的有效性,为基于LTE信号的无源雷达数据处理提供了参考。

English

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  • 图 1  盲源分离模型结构图

    图 2  信号卷积混合滤波器模型

    图 3  信号后向分离滤波器模型

    图 4  i个通道的分离系统示意图

    图 5  无源雷达信号处理流程图

    图 6  传统无源雷达杂波对消能量对比图

    图 7  观测信号与源信号的散点图

    图 8  传统处理流程后的互模糊距离剖面图

    图 9  分离信号与源信号散点图

    图 10  对消能量比较图

    图 11  改进的处理流程后的互模糊距离剖面图

    图 12  噪声对杂波对消比的影响

    表 1  多通道LMS算法总结

     参数:$N$= 源数目,$M$= 观测信号数目
        一般假设$N = M$
        ${K_i}$= 分离滤波器阶数,$i = 1,2, ··· ,N$
        ${\mu _{ij}}$= 步长,$i,j = 1,2, ··· ,N$,且$i \ne j$
     输入数据:${x_i}\left( t \right) = $观测信号,$i = 1,2, ··· ,N$
     初始化:${{{W}}_{{{ij}}}}\left( 0 \right) = {{{0}}_{{{Kj}}}}$, $i,j = 1,2, ··· ,N$,且$i \ne j$
         ${{{Y}}_i}\left( t \right) = {{{0}}_{Ki}}$, $i = 1,2, ··· ,N$
         ${K_i}$选取$K \ge \max \left\{ {{K_i},i = 1,2, ··· ,N} \right\}$
         ${\mu _{ij}}$根据输入数据进行调整
     计算:对$t = 1,2, ··· $,迭代计算:
        ${y_i}\left( t \right) = {x_i}\left( t \right) - \displaystyle\sum\limits_{j \ne i,j = 1}^N {{{W}}_{ij}^{\rm{T}}\left( {t - 1} \right){{{Y}}_j}\left( t \right)} $
        ${{{W}}_{ij}}\left( t \right) = {{{W}}_{ij}}\left( {t - 1} \right) + {\mu _{ij}}{y_i}\left( t \right){{{Y}}_j}\left( t \right)$
        ${{{Y}}_i}\left( t \right) = {\left[ {{y_i}\left( {t - 1} \right),{y_i}\left( {t - 2} \right), ··· ,{y_i}\left( {t - {K_i}} \right)} \right]^{\rm{T}}}$
        $i,j = 1,2, ··· ,N,i \ne j$
     终止条件:前后两次分离信号之间相关性系数的变化量小于所设
          的误差门限
     输出数据:${y_i}\left( t \right) = $分离信号,$i = 1,2, ··· ,N$
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    表 2  回波通道1仿真参数

    主基站信号同频干扰基站信号
    时延(μs)衰减(dB)时延(μs)衰减(dB)
    直达波000.07-1
    多径10.13-80.20-9
    多径20.29-110.36-12
    多径30.42-150.59-15
    弱多径0.16~1.95-20~-300.16~1.95-20~-30
    目标111.39-30
    目标217.15-37
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    表 3  回波通道2仿真参数

    主基站信号同频干扰基站信号
    时延(μs)衰减(dB)时延(μs)衰减(dB)
    直达波0.03-20-1
    多径10.19-80.16-9
    多径20.35-140.36-13
    多径30.46-190.49-14
    弱多径0.16~1.95-20~-300.16~1.95-20~-30
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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