一種機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及雷達雜波的處理技術(shù)，公開了一種機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法。該方法包括：步驟1.構(gòu)建機載相控陣雷達的地雜波回波信號模型；步驟2.根據(jù)地雜波回波信號模型，計算得到剩余雜波回波信號；步驟3.利用化剩余雜波回波信號的剩余雜波回波能量，求解二維多脈沖相消器系數(shù)矩陣；步驟4.利用二維多脈沖相消器系數(shù)矩陣，對一個相干處理時間內(nèi)的機載相控陣雷達接收的回波信號進行雜波抑制。本發(fā)明實現(xiàn)雜波被極大的抑制，不僅適用于正側(cè)視雷達，還適用于非正側(cè)視雷達中。本發(fā)明應(yīng)用于雷達雜波處理的情景。
【專利說明】一種機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達信號處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及雷達雜波的處理技術(shù)，尤其涉及一種機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雷達目標檢測中，地雜波是由地面散射點反射的信號，屬于需要進行抑制的干擾信號的一種。雷達動目標檢測(Moving Target Detection,以下簡稱MTD)技術(shù),是雷達平臺常用的抑制干擾的技術(shù)手段之一，其作用是在抑制干擾的同時，實現(xiàn)對目標信號的檢測。為了克服地球曲率和地形障礙物遮擋等條件的限制，將雷達架設(shè)在很高的飛機平臺上，機載雷達具有更大的可視范圍，并且具有發(fā)現(xiàn)超低空飛行目標和遠程動目標的能力，然而由于機載雷達往往處于下視工作狀態(tài)，地雜波分布廣泛，強度大，伴隨載機的運動特性，地雜波又呈現(xiàn)復(fù)雜的空時耦合特性，雜波譜寬大大擴展，目標通常都淹沒在雜波信號中，因此對目標的檢測較為困難。為了能更好地抑制這種有空時耦合特性的雜波，空時自適應(yīng)處理(Space Time Adaptive Processing,以下簡稱STAP)技術(shù)應(yīng)運而生。STAP技術(shù)能夠補償載機平臺的運動效應(yīng)，通過空時二維濾波很好的抑制地雜波，提高預(yù)警雷達對動目標的檢測性能。
[0003]脈沖相消器是早期雷達中較為常用、也較為有效的一種雜波抑制方法，它最早應(yīng)用于地基雷達中。由于地基雷達接收的雜波能量主要集中分布在多普勒頻域的零頻附近，于是可以通過簡單的脈沖相消來對雜波進行抑制，從而有效地提高目標檢測性能。這種脈沖相消器的設(shè)計，可以理解為一個簡單的頻域濾波器的設(shè)計問題。而在機載雷達平臺，由于平臺的運動效應(yīng)，雜波將呈現(xiàn)強烈的空時耦合特性，雜波能量主要分布在空間-多普勒2維平面上，原有的脈沖相消器不足以完全對消雜波信號，于是可以通過設(shè)計一種針對機載運動平臺的空時2維脈沖相消器來實現(xiàn)對運動平臺雜波的抑制。二維脈沖相消器(Two-Dimensional Pulse-to-pulse Canceller,以下簡稱TDPC)是將傳統(tǒng)地基雷達的脈沖相消器向空時域的擴展?；谙闰炛R，TDPC可以抑制雜波信號，但考慮到雜波起伏性大，以及雜波沿分布軌跡呈現(xiàn)多普勒域擴散的問題，TDPC的雜波抑制能力還不是很好，尤其在非正側(cè)視雷達中，雜波對消性能表現(xiàn)更差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有雜波抑制方法應(yīng)用于機載雷達時存在很大的不足，本發(fā)明提供一種機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法，即設(shè)計一種二維多脈沖相消器(Two-Dimensional Mult1-pulse Canceller,以下簡稱TDMC),實現(xiàn)完全對消雜波信號，雜波對消性能顯著，并且不僅適用于正側(cè)視雷達，還適用于非正側(cè)視雷達中。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案預(yù)以實現(xiàn)。
[0006]一種機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法，其特征在于，包括以下步驟:[0007]步驟1.構(gòu)建機載相控陣雷達的地雜波回波信號模型；
[0008]步驟2.根據(jù)地雜波回波信號模型，計算得到剩余雜波回波信號Sk(V)；
[0009]步驟3.利用最小化剩余雜波回波信號Sk(V)的剩余雜波回波能量，求解二維多脈沖相消器系數(shù)矩陣I):
[0010]步驟4.利用二維多脈沖相消器系數(shù)矩陣S，對一個相干處理時間內(nèi)的機載相控陣雷達接收的回波信號X進行雜波抑制，得到抑制雜波回波信號Y ;抑制雜波回波信號Y矩陣表達式:Y = Dx β
[0011]上述技術(shù)方案的特點和進一步改進在于:
[0012](I)步驟I包括以下子步驟:
[0013]Ia)設(shè)定機載相控陣雷達天線為均勻平面陣結(jié)構(gòu)，載機飛行速度V，平面陣等效為陣元數(shù)為N的均勻線陣，在線陣基線和載機飛行軌道之間的夾角為偏航角辦，陣元間距d，機載相控陣雷達工作波長為λ，脈沖重復(fù)頻率PRF為f；，脈沖重復(fù)周期為T= Ι/f；;并且設(shè)定機載相控陣雷達在一個相干處理時間內(nèi)發(fā)射K個脈沖，在滿足遠場條件下，所有的天線陣元對于同一個地面雜波散射點都有相同的方位角P和俯仰角Θ ;第11個接收陣元第k個
脈沖對方位角P和俯仰角θ的雜波散射點的雜波回波信號的表達式為:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1.構(gòu)建機載相控陣雷達的地雜波回波信號模型； 步驟2.根據(jù)地雜波回波信號模型，計算得到剩余雜波回波信號Sk(V)； 步驟3.利用最小化剩余雜波回波信號Sk(V)的剩余雜波回波能量，求解二維多脈沖相消器系數(shù)矩陣δ; 步驟4.利用二維多脈沖相消器系數(shù)矩陣B ,對一個相干處理時間內(nèi)的機載相控陣雷達接收的回波信號X進行雜波抑制，得到抑制雜波回波信號Y ;抑制雜波回波信號Y矩陣表達式:Y = Dx =
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法，其特征在于，步驟I包括以下子步驟: la)設(shè)定機載相控陣雷達天線為均勻平面陣結(jié)構(gòu)，載機飛行速度V，平面陣等效為陣元數(shù)為N的均勻線陣，在線陣基線和載機飛行軌道之間的夾角為偏航角外，陣元間距d，機載相控陣雷達工作波長為λ，脈沖重復(fù)頻率PRF為f；，脈沖重復(fù)周期為T= Ι/f；;并且設(shè)定機載相控陣雷達在一個相干處理時間內(nèi)發(fā)射K個脈沖，在滿足遠場條件下，所有的天線陣元對于同一個地面雜波散射點都有相同的方位角f和俯仰角Θ ;第η個接收陣元第k個脈沖對方位角？^和俯仰角Θ的雜波散射點的雜波回波信號的表達式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法，其特征在于，步驟2包括以下子步驟: 2a)用M個脈沖設(shè)計二維多脈沖相消器，選擇的脈沖數(shù)M大于2并且小于發(fā)射脈沖數(shù)K，將載機速度V作為一個變量，且V的范圍是[Vtl- Λ V，V(l+ Λ V]，其中V(l是載機參考速度，Λ V為載機速度變化值； 將多普勒相位矩陣B寫為速度多普勒相位矩陣B(V)，將第k個、第k+Ι個、…，以及第k+Μ-Ι共M個脈沖的雜波回波信號表示為下式:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機載相控陣雷達二維多脈沖的認知雜波抑制方法，其特征在于，步驟3包括以下子步驟: 3a)將剩余雜波回波的能量表示為
【文檔編號】G01S7/36GK103954941SQ201410171516
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】馮大政, 向平葉, 曹楊, 周延, 虞泓波, 解虎 申請人:西安電子科技大學(xué)