【最新成果】四元数域宽带鲁棒自适应波束形成

随着人类用频活动的增加，雷达同时会受到多种有意或无意、有源或无源射频的干扰，在目标探测中造成一定的影响。同时，随着信号环境日趋复杂，信号频率分布范围不断拓宽，宽带信号处理已成为雷达抗干扰中重要研究方向和热点问题。

自适应波束形成多点源干扰抑制技术在复杂电磁环境雷达目标检测中有着重要的应用前景。传统抑制多点源干扰的方法大都基于标量阵列，仅研究信号的空域和时域信息，对信号极化信息的利用非常有限。而由矢量传感器构成的极化敏感阵列可同时获取并利用阵列空间、时域信息和入射信号的极化信息，实现空-时-极化域联合滤波，提高阵列信号处理性能，具有标量阵列难以企及的优势。

图1 矢量传感器类型

传统针对矢量传感器接收数据的处理方法是将所有传感器的复矢量输出串联起来，形成一个长矢量输出来进行处理，模糊了极化信息和空域信息的差异性。而四元数的实部和3个虚部系数可以一一对应交叉偶极子传感器各分量的复输出，保持极化敏感阵列阵元各分量间固有正交特性。同时在实际应用中，非圆信号广泛存在，其同相分量与共轭分量之间存在很强的相关性，利用信号的非圆特性可以提高阵列信号处理系统的性能，实现孔径扩展。

图2 交叉偶极子天线阵列

北京理工大学刘志文等在四元数框架下采用包络对齐技术处理宽带信号，利用四元数阵列输出矢量的3种对合矢量信息，联合信号非圆信息和2阶统计特性，建立四元数域对合增广信号模型，在此基础上有效提取期望信号，抑制多个不相关干扰和噪声，实现四元数域宽带鲁棒自适应波束形成。

图3 滤波后波束形成图

该工作已发表在《雷达学报》2019年第1期“多点源干扰雷达特性及抗干扰技术”专题“四元数域宽带鲁棒自适应波束形成”（段晓菲，刘志文，徐友根）。

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