LMS自適應濾波器干擾方法

摘要 自適應濾波器能有效地提高雷達在復雜電磁環(huán)境下的適應能力，在雷達信號處理機中得到廣泛的運用，其核心是使用自適應算法，將濾波器設計成根據(jù)目標對照射信號的響應，及外界的電磁環(huán)境的變化等因素，調(diào)節(jié)濾波器的自身結構參數(shù)，最終趨于穩(wěn)態(tài)的維納濾波器，實現(xiàn)對目標的最優(yōu)檢測。文中主要分析LMS自適應算法中存在的步長固定等缺點，設計干擾信號，并用計算機仿真驗證其對LMS濾波器的干擾效果，該干擾信號可使自適應濾波器無法實現(xiàn)結構上的自動優(yōu)化，降低其雷達的工作效能。
關鍵詞 自適應濾波器；干擾；雷達對抗；LMS

隨著科學技術的發(fā)展，雷達系統(tǒng)結構的發(fā)展也趨于對外界響應的自適應，其內(nèi)部結構有越來越多的可變參數(shù)器件，主要根據(jù)目標對照射信號的響應、外界的電磁環(huán)境變化等各種因素，調(diào)節(jié)自身的結構，實現(xiàn)對目標的最優(yōu)檢測。由于自適應濾波器的輸入信號和噪聲統(tǒng)計特性在一定情況下可實時變化，系統(tǒng)參數(shù)也同時做出相應的動態(tài)調(diào)整，這種結構上各參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化可以通過自適應算法得以實現(xiàn)，LMS算法是自適應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，研究對其干擾的方式，使之無法實現(xiàn)結構上的自動優(yōu)化，降低雷達的工作效能。

1 LMS自適應濾波原理和分析
自適應濾波器有兩個關鍵概念，一是收斂后得到穩(wěn)定的最優(yōu)解為一個維納濾波器，二是自適應算法引入負反饋控制結構中可調(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S和外界混入噪聲的有用信號兩者之間的互相關矩陣。Фxx是外界輸入信號的自相關矩陣。h是濾波器的系數(shù)，由式可得濾波器的系數(shù)表達式為
[h]=[Фxx]-1[Фxs] (2)
典型的基于LMS算法的自適應濾波器結構如圖1所示。

LMS濾波器是基于最小均方誤差準則的自適應濾波器，輸入的含噪信號為Xj，參考信號為dj，兩者間的均方誤差公式為

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

其中，W*T為最佳權矢量。