在有多个噪声源的情况下,采用统计平均的方法进行角度测量,得到的是多个噪声源功率重心所在的角度。聚类法、统计直方图法可以实现对多个噪声源的角度分辨,但这两种方法都有一个前提条件,即噪声信号在导引头接收机输出为不完全重迭的脉冲串,并且输出脉冲重迭得越少,分辨率越高,但这种前提通常是难以实现的,本节提出了分段统计法,能够在多噪声源情况下至少捕获一个辐射源进行跟踪,并且虚警概率低。
以 N 个非相干噪声源干扰信号在一维上分布为例,导引头和差支路的输出是这 N 个噪声源的叠加,导引头输出的某个时刻的测角值与当前采样时刻 N 个噪声源信号的幅度有关。也就是说,某一噪声源在当前时刻的幅度越大,则测得的角度越靠近该噪声源。基于此基本原理,本节在统计直方图方法的基础上,提出了分段统计方法用于多噪声源下的抗干扰角度测量,可以从多个噪声源中挑选出一个锁定进行攻击,并且避免统计直方图方法的高虚警率的问题。
首先对所有的采样点测得的角度剔除野值,得到一个角度集合{ θ 1 , θ 2 ,…, θ m },把这 m 个角度值按大小分为 K 个区间,其中每个区间的宽度为
统计这 m 个角度值落入每个区间内的个数 n i 及其均值 ,设定一定的门限值 T ,依次从两头向中间逐次搜索,如果 n 1 和 n K 至少有一个大于门限 T ,则认为 θ 1 或 θ K 处有干扰源,锁定该角度进行跟踪,如果不满足条件,则继续下一个区间,直到满足 n i > T 。算法的流程图如图4.11所示。
设 N 个非相干噪声源的功率和相对于PRS主波束的角度依次为 P 1 , P 2 ,…, P N 和 θ 1 , θ 2 ,…, θ N ,则通过直接统计平均的方法得到的是 N 个噪声源功率重心所处的角度,即:
采用分段统计的方法得到的角度为(假设搜索到第 i 号区间时满足结束条件)
图4.11 多噪声源条件下的抗干扰测向算法流程图
比较式(4-10)和式(4-11)可以看出,直接统计平均方法得到的是多个噪声源的功率重心,而分段统计的方法得到的是处于多个干扰源分布边缘处的干扰源的角度。
下面进行仿真验证,仿真参数设置为:SNR =13dB,导引头主波束指向 0°,波束宽度10°,噪声源为3个不相干的调频噪声源,其功率分别为 P 1 、 P 2 、 P 3 ,其角度分别为-3°、2°、3°,参与统计平均的总数据点数为 2000,最小值与最大值之间分成13个区间,门限 T 取 100,仿真结果如图4.12~图4.15所示,图中横坐标表示角度位置,纵坐标表示统计的数据点数。
图4.12 单个干扰源情况下
图4.13 两个干扰源功率不等
图4.14 两个干扰源功率相等
图4.15 三个干扰源功率相等
从图4.12 可以看出当有单个噪声源时,分段统计与直接统计平均的结果是一样的,都可以准确测得噪声源的角度。比较图4.13 和图4.14 可以看出,当有两个噪声源时,如果某干扰源进入导引头接收机的有效功率更大,则测得的角度越靠近该辐射源。由图4.15 可以看出,当存在有多个干扰源时,也能捕获某个辐射源,只是误差相对两个干扰源的情况将进一步增大。
从图4.13 到图4.15 可以看出,通过统计平均计算功率重心的方法得到的角度分别为-2.5°、-0.5°、0.67°其中后两个明显被诱偏,而通过分段统计测得的角度分别为-3.46°、2.26°、3.44°,通过分段统计测得的角度接近于某个干扰源的真实角度。