[發明專利]多階段分解空時自適應信號處理方法

無效

• 申請號: 200910022418.1
• 申請日: 2009-05-08
• 公開（公告）號: CN101561498A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 馮大政;李曉明;王艷蘋;韓建莉;呂輝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，特別是一種為雷達在雜波環境下的運動 目標檢測方法。

背景技術

空時自適應處理STAP技術是陣列自適應技術的推廣和延伸，它將脈沖和陣元 采樣的二維數據排列等效成一個長的一維陣列數據，在時空聯合域進行自適應濾 波，全維空時自適應處理技術能大大提高雷達在雜波下的動目標檢測性能，理論 上可以實現最優處理。但是由于雷達接收的空時數據維數往往很大，進行全空時 域的自適應處理主要存在兩個問題，一是運算量太大，硬件難以實現；二是估計 雜波協方差矩陣所需的獨立同分布參考距離單元太多，難以滿足實際要求。

由于上述問題的存在，人們進行了大量的降維STAP研究，通過降低自適應自 由度有效的降低相應的計算量和參考距離單元樣本數，以提高自適應處理對非均 勻環境雜波抑制的性能。已有的降維方法多種多樣，如互譜法CSM、多級維納濾 波法MWF和輔助通道法ACP等。這些降維方法可以直接或等效成這樣一個過程： 通過降維算子有效地降低全維空時數據向量的長度，然后根據線性約束最小均方 誤差準則構建二次優化方程，從而解得最優權向量。通過降維處理，有效降低了 運算量和估計協方差矩陣的獨立同分布IID參考距離單元數據長度，從而提高自 適應處理對非均勻環境雜波抑制的性能。對于線性約束二次方程的優化問題，自 適應自由度和雜波協方差矩陣維數相等，保證自適應損益小于3dB的最少訓練樣 本數為雜波協方差矩陣維數的2倍，與降維后的維數呈線性增長關系，同時，計 算復雜度為O(M³)，與降維后的維數呈3階關系，這里M為降維后的維數。為了改 善雜波抑制性能，需要增加自適應自由度，即增大降維后的維數，但訓練樣本數 和計算量也會相應增加。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的缺陷，提出一種多階段分解空時自適 應信號處理方法，以提高自適應自由度，降低訓練樣本和計算復雜度，實現對雷 達信號的自適應處理。

實現本發明目的的技術方案包括如下步驟：

1)對回波信號進行第一次濾波；

2)對回波信號同時進行空域和時域降維；

3)對降維后的回波信號再進行濾波，并計算濾波后回波信號的剩余雜波功率；

4)將計算出的剩余雜波功率與第一次濾波后的雜波功率進行比較，如果該剩 余雜波功率遠小于第一次濾波后的雜波功率，則進行步驟6)，反之進行步驟5)；

5)重復步驟2)～步驟4)，直到剩余雜波功率遠小于第一次濾波后的雜波功 率為止；

6)對降維后的濾波信號進行目標檢測。

本發明與現有的技術相比較有如下特點：

1)本發明由于在降維處理過程中采用兩個降維矩陣，因而能夠分別在空域和 時域同時降低數據矩陣的維數，同時提高了計算效率；

2)本發明由于分階段的降維處理，保證了自適應自由度沒有降低；

3)本發明由于各級濾波器分量之間存在正交關系，降低了對訓練樣本的需求；

4)本發明由于采用有限的濾波次數和迭代次數，可獲得較優處理性能，同時 具有很好的格型結構，實際處理中可以視情況進行簡單的截斷處理，降低了計算 復雜度。

附圖說明：

圖1是本發明多階段分解空時自適應信號處理流程圖；

圖2是本發明計算濾波器分量時采用的雙迭代方法流程圖；

圖3是本發明仿真主雜波區的其中一個多普勒通道在各階段迭代處理中改善 因子IF隨迭代次數的變化曲線圖；

圖4是本發明與已有方法對改善信雜噪比的改善因子對比圖；

圖5是本發明與已有方法的空時二維響應對比圖；

圖6是本發明采用的雙迭代方法在各階段處理中輸出信雜噪比SCNR隨迭代 次數的變化曲線圖；

圖7是基于實測數據情況下，本發明與已有方法的濾波結果對比圖。

具體實施方式

參照圖1，本發明的具體步驟如下：

步驟1，對回波信號進行第一次濾波。

設雷達接收到的回波信號用X₁表示，為了最小化對X₁濾波后的剩余雜波功 率，構建如下代價函數：