LMS自適應(yīng)濾波器干擾方法

摘要 自適應(yīng)濾波器能有效地提高雷達(dá)在復(fù)雜電磁環(huán)境下的適應(yīng)能力，在雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)中得到廣泛的運(yùn)用，其核心是使用自適應(yīng)算法，將濾波器設(shè)計(jì)成根據(jù)目標(biāo)對(duì)照射信號(hào)的響應(yīng)，及外界的電磁環(huán)境的變化等因素，調(diào)節(jié)濾波器的自身結(jié)構(gòu)參數(shù)，最終趨于穩(wěn)態(tài)的維納濾波器，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的最優(yōu)檢測。文中主要分析LMS自適應(yīng)算法中存在的步長固定等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)干擾信號(hào)，并用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證其對(duì)LMS濾波器的干擾效果，該干擾信號(hào)可使自適應(yīng)濾波器無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的自動(dòng)優(yōu)化，降低其雷達(dá)的工作效能。
關(guān)鍵詞 自適應(yīng)濾波器；干擾；雷達(dá)對(duì)抗；LMS

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展也趨于對(duì)外界響應(yīng)的自適應(yīng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有越來越多的可變參數(shù)器件，主要根據(jù)目標(biāo)對(duì)照射信號(hào)的響應(yīng)、外界的電磁環(huán)境變化等各種因素，調(diào)節(jié)自身的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的最優(yōu)檢測。由于自適應(yīng)濾波器的輸入信號(hào)和噪聲統(tǒng)計(jì)特性在一定情況下可實(shí)時(shí)變化，系統(tǒng)參數(shù)也同時(shí)做出相應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，這種結(jié)構(gòu)上各參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化可以通過自適應(yīng)算法得以實(shí)現(xiàn)，LMS算法是自適應(yīng)濾波算法中較為重要的算法。因此有必要尋找這類算法的缺點(diǎn)，研究對(duì)其干擾的方式，使之無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的自動(dòng)優(yōu)化，降低雷達(dá)的工作效能。

1 LMS自適應(yīng)濾波原理和分析
自適應(yīng)濾波器有兩個(gè)關(guān)鍵概念，一是收斂后得到穩(wěn)定的最優(yōu)解為一個(gè)維納濾波器，二是自適應(yīng)算法引入負(fù)反饋控制結(jié)構(gòu)中可調(diào)參數(shù)向維納解不斷逼近。維納濾波器是以最小均方誤差為準(zhǔn)則的濾波器。其核心為維納霍夫方程
[Фxs]=[Фxx][h] (1)
其中，Фxs是有用信號(hào)S和外界混入噪聲的有用信號(hào)兩者之間的互相關(guān)矩陣。Фxx是外界輸入信號(hào)的自相關(guān)矩陣。h是濾波器的系數(shù)，由式可得濾波器的系數(shù)表達(dá)式為
[h]=[Фxx]-1[Фxs] (2)
典型的基于LMS算法的自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

LMS濾波器是基于最小均方誤差準(zhǔn)則的自適應(yīng)濾波器，輸入的含噪信號(hào)為Xj，參考信號(hào)為dj，兩者間的均方誤差公式為

經(jīng)過一段時(shí)間后，最終可得到最優(yōu)權(quán)值的濾波器系數(shù)，為一個(gè)維納濾波器，即式(2)。同時(shí)均方誤差也達(dá)到最小狀態(tài)

其中，W*T為最佳權(quán)矢量。