一種機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，其首先通過擬合回波數(shù)據(jù)估計的雜波功率譜與理論雜波曲線來估計雜波二維分布曲線的未知構(gòu)型參數(shù)，在擬合的過程中采用LTS方法提高參數(shù)估計的穩(wěn)健性，然后利用估計出的構(gòu)型參數(shù)計算雜波子空間，再將數(shù)據(jù)向雜波子空間對應(yīng)的正交補空間進行投影來抑制雜波。其仿真實驗結(jié)果表明本發(fā)明的參數(shù)估計方法具有穩(wěn)健性和準確性，利用估計參數(shù)計算的權(quán)值向量可以取得較好的雜波抑制效果。
【專利說明】 一種機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及提供一種機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，具體地說是通過估計雜波二維分布曲線的未知構(gòu)型參數(shù)來計算待檢測距離單元的雜波子空間，再將數(shù)據(jù)向雜波子空間對應(yīng)的正交補空間進行投影來抑制雜波。
【背景技術(shù)】
[0002]機載雷達主要處于下視工作狀態(tài)，不可避免的要觀測到許多地雜波，同時由于載機運動，雜波譜大大展寬，傳統(tǒng)的脈沖多普勒技術(shù)不再有效?？諘r自適應(yīng)處理(space timeadaptive processing, STAP)技術(shù)可以有效的抑制地雜波,提高運動目標的檢測性能。STAP技術(shù)通常選取待檢測距離單元的鄰近距離單元作為訓(xùn)練樣本來計算自適應(yīng)權(quán)值，當訓(xùn)練樣本滿足獨立同分布(independent identically distributed, IID)的條件時，隨著樣本數(shù)目的增多自適應(yīng)處理的性能逐漸收斂于最優(yōu)。實際中機載雷達為了實現(xiàn)全方位搜索，通常在機身同時架設(shè)多個陣列天線，每個天線負責(zé)一定的方位掃描，此時各個天線陣列的軸向和載機速度方向就會存在一定的夾角，出現(xiàn)陣列為非正側(cè)放置的情況。非正側(cè)陣結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致雜波角度多普勒特性隨距離變化，使訓(xùn)練樣本不再滿足獨立同分布條件，嚴重影響了協(xié)方差矩陣的估計精度，使空時自適應(yīng)處理性能降低。
[0003]對于雜波角度多普勒特性隨距離變化的非平穩(wěn)問題(即雜波距離非平穩(wěn)性)，國內(nèi)外學(xué)者已提出多種解決方法。Zatman提出導(dǎo)數(shù)更新法(derivative-based updating,DBU),該方法假定權(quán)矢量是距離的一次函數(shù)，但當雜波距離非平穩(wěn)性十分劇烈時，以上假設(shè)不再成立。Melvin和Davis提出角度多普勒補償?shù)姆椒?angle doppler compensation, ADff),該方法對主瓣雜波中心進行補償，對旁瓣雜波的補償則不是十分理想。Ries和Lapierre等提出基于配準的補償方法(registration-based compensation, RBC),該方法基于雜波分布曲線，將不同距離單元的雜波功率譜進行配準處理來解決雜波的距離非平穩(wěn)性問題，但配準時不同距離單元曲線的映射關(guān)系難以確定。Friedlander等提出基于雜波子空間的算法，該方法直接利用雜波二維分布曲線的構(gòu)型參數(shù)計算待檢測距離單元的雜波子空間，然后將回波數(shù)據(jù)向雜波子空間對應(yīng)的正交補空間進行投影來抑制掉雜波分量。該方法無需利用訓(xùn)練樣本，避免了樣本隨距離變化的非平穩(wěn)問題。但雜波子空間的計算需要利用雜波二維分布曲線的構(gòu)型參數(shù)，而雜波二維分布曲線的構(gòu)型參數(shù)和雷達系統(tǒng)參數(shù)、載機運動參數(shù)等有關(guān)，實際中這些參數(shù)不一定全部已知。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對機載非正側(cè)陣雷達的雜波距離非平穩(wěn)性和子空間方法需要利用雜波二維分布曲線的構(gòu)型參數(shù)這一問題，本發(fā)明的目的在于提供一種機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，無需利用訓(xùn)練樣本而且雜波抑制性能優(yōu)異。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0006]一種機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]步驟1，建立機載非正側(cè)陣雷達信號模型，其中，雷達工作波長為λ，相干處理間隔內(nèi)發(fā)射M個脈沖，脈沖重復(fù)頻率為f；，天線陣列是N個陣元組成的等距線陣，陣元間距為山載機高度為H，載機速度為V，載機速度方向與天線陣列軸向的夾角為Ψ，地面雜波散射體的俯仰角與方位角分別為θ和，載機與地面雜波散射體的斜距為R ;
[0008]其回波信號可以表示為.V.[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，建立機載非正側(cè)陣雷達信號模型，其中，雷達工作波長為λ，相干處理間隔內(nèi)發(fā)射M個脈沖，脈沖重復(fù)頻率為f；，天線陣列是N個陣元組成的等距線陣，陣元間距為d，載機高度為H，載機速度為V，載機速度方向與天線陣列軸向的夾角為Ψ，地面雜波散射體的俯仰角與方位角分別為9和P，載機與地面雜波散射體的斜距為R ; 其回波信號可以表示為


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，其特征在于，步驟2的具體子步驟為: 2a)將角度多普勒平面離散化，多普勒頻率對應(yīng)的網(wǎng)格單元數(shù)目為Nd，空域頻率對應(yīng)的網(wǎng)格單元數(shù)目為Ns ； 基于雜波塊中的網(wǎng)格單元建立空時導(dǎo)向矢量搜索矩陣Φ，具體形式.= w(wWi)5..^w(w,i,?)^*.?(,，其中 U(W4ilWsij)中 i=l,…Nd; j=l,...Ns表示坐標為(i，j)的網(wǎng)格單元的空時二維頻率，即=M,,式中0為Kronecker積，其中Ut(Wda)和113(￥3，」)分別為雜波塊中坐標為(i，j)的網(wǎng)格單元的時域?qū)蚴噶亢涂沼驅(qū)蚴噶浚? 則回波信號X表示為χ=φ Y，y = [&1，…f為回波信號在角度多普勒平面對應(yīng)網(wǎng)格單元上的復(fù)幅度，其中τ表示轉(zhuǎn)置操作； 2b)對角度多普勒平面離散化回波信號做加權(quán)空域和時域的二維傅立葉變換，其形式m =K(:口 4)1?式中Pb為傅立葉譜，tw為空域和時域的加權(quán)系數(shù)，O為Hadamard積，得到傅立葉譜Pb ； 2c)對加權(quán)空域和時域二維傅立葉變換后得到的傅立葉譜Pb取絕對值的平方，得到對應(yīng)的雜波功率譜，并對其進行第一門限檢測，檢測出功率超過第一門限值THl的Pl個網(wǎng)格單元，其對應(yīng)的空時二維頻率為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，其特征在于，步驟4具體子步驟為: 4a)采用最小截取二乘方法求解優(yōu)化問題
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機載非正側(cè)陣雷達用自適應(yīng)子空間的雜波抑制方法，其特征在于，步驟5具體子步驟為: 5a)將得到的估計構(gòu)型參數(shù)P、ψ、灸和已知參數(shù)λ、d、f；，代入歸一化多普勒頻率
【文檔編號】G01S7/41GK103926572SQ201410123524
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】王彤, 李春海, 吳建新, 姜磊, 王志林, 王娟 申請人:西安電子科技大學(xué)