[發(fā)明專利]一種用于空時自適應處理的干擾目標檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210223768.6
• 申請日: 2012-06-28
• 公開（公告）號: CN102879767A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設計）人: 楊小鵬;劉永旭;龍騰;曾濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕

1.一種用于空時自適應處理的干擾目標檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、基于橢圓長球波函數(shù)的雜波協(xié)方差矩陣估計

①接收空時雜波數(shù)據(jù)模型

若將每個雜波距離環(huán)在方位角度θ上分成N_c個間隔為Δθ＝2π/N_c的雜波散射單元，那么第n個陣元的第m個脈沖的第i個雜波散射單元的雜波回波數(shù)據(jù)表示為

其中n＝0,1，...,N-1,m＝0,1，...,M-1，N為雷達天線陣元數(shù)目，M為發(fā)射脈沖數(shù)目；θ和表示雜波散射單元的方位角和俯仰角；和f_t＝βf_s分別為歸一化空間頻率和多普勒頻率，其中β＝2vT_r/d為雜波譜的斜率，d為陣元間距，v為載機飛行速度，f_r為脈沖重復頻率（PRF），T_r=1/f_r為脈沖重復時間，a_i(θ)為雜波散射單元的回波信號復幅度；

每個距離環(huán)上的雜波回波為N_c個在空間上相互獨立的雜波散射源響應之和

yc=Σi=1Ncaic(fs,i,ft,i)---(2)]]>

其中為第i個雜波散射單元的空時導向矢量，c(f_s,i)為N×1維的空間導向矢量，c(f_t,i)為M×1維時間導向矢量，即

c(fs,i)=[1,exp(j2πfs,i),...,exp(j2π(N-1)fs,i)]Tc(ft,i)=[1,exp(j2πft,i),...,exp(j2π(M-1)ft,i)]T---(3)]]>

相應地，雜波協(xié)方差矩陣計算如下

R=E[ycycH]=Σi=1Ncξc,iciciH---(4)]]>

其中ξ_c，i表示第i個雜波散射單元的方差；

②確定橢圓長球波函數(shù)與雜波數(shù)據(jù)的關系

橢圓長球波函數(shù)ψ_k(x),0≤k≤∞的持續(xù)時間0≤x≤X是有限的，并滿足正交特性

∫0Xψk(x)ψm*(x)dx=δkm---(5)]]>

其中持續(xù)時間為X＝N-1+β(M-1)，根據(jù)橢圓長球波函數(shù)的性質，形如式(1)的連續(xù)函數(shù)

ci(x)=ej2πfs,ix]]>表示為

c(x;fs,i)≈Σk=1rcαi,kψk(x)---(6)]]>

其中αi,k=∫0Xc(x;fs,i)ψk*(x)dx,]]>雜波子空間的秩為因此式(1)中看做為函數(shù)的第k個采樣值，0≤x≤X；函數(shù)c_i(x)的NM個采樣位置用集合Ξ，即x∈Ξ＝{n+βm}由于頻率f_s.i和持續(xù)時間X都是有限的，其中-0.5≤f_s.i≤0.5，所以函數(shù)c_i(x)是時限-帶限函數(shù)，將其單邊帶寬記為W＝0.5，時寬記為X；則第i個雜波散射單元的空時導向矢量c_i利用r_c個非均勻采樣的橢圓長球波函數(shù)的線性組合表示

ci=Σk=1rcαi,kuk---(7)]]>

其中u_k表示橢圓長球波函數(shù)ψ_k(n+βm)構成的基向量；

③基于橢圓長球波函數(shù)的雜波協(xié)方差矩陣估計

將式(5)帶入式(4)得到基于橢圓長球波函數(shù)的雜波協(xié)方差矩陣估計

Rpswf=Σi=1Ncξc,iciciH]]>

(8)

=Σi=1Ncξc,i(Σk=1rcαi,kuk)(Σt=1rcαi,tut)H]]>

進一步計算得到

Rpswf=Σk=1rcΣt=1rcΣi=1Ncξc,iαi,kαi,t*ukutH---(9)]]>

=Σk=1rcΣt=1rcηk,tukutH]]>

其中ηk,t=Σi=1Ncξc,iαi,kαi,t*,]]>(·)^*表示共軛運算；對向量{u_k}進行Gram-Schmidt正交化得到正交基向量{q_k}，式(9)表示為

Rpswf=Σk=1rcΣt=1rcηk,tqkqtH=QΣQH---(10)]]>

其中表示正交化之后基向量構成的矩陣，矩陣Σ是一個r_c×r_c維的非負正定Hermitian矩陣，矩陣中元素為

步驟二、計算GIP的干擾目標檢測統(tǒng)計量；

假定訓練樣本集合為Ω＝{x(l)，l＝1,2,...,L}，則GIP檢測統(tǒng)計量定義為

γl=xH(l)Rpswf-1x(l)=|Rpswf-1/2x(l)|2---(11)]]>

GIP檢測統(tǒng)計量為樣本數(shù)據(jù)經(jīng)白化濾波器白化后的矢量內(nèi)積，其均值為

E(γl)=E[xH(l)Rpswf-1x(l)]]]>

(12)

=trace{Rpswf-1E[x(l)xH(l)]}]]>

當待檢測訓練樣本是均勻的，白化濾波器將訓練樣本有效白化，其GIP檢測統(tǒng)計量的均值為確定的值，為E(γ_l)＝NM；而當待檢測訓練樣本是非均勻的，則不能對其有效白化，那么GIP檢測統(tǒng)計量也將明顯偏離均值E(γ_l)，以此為據(jù)進行受干擾目標污染的非均勻訓練樣本檢測；

步驟三、根據(jù)設定的門限值，剔除受干擾目標影響的非均勻訓練樣本；

對訓練樣本集合Ω中的每個訓練樣本計算其GIP檢測統(tǒng)計量，并通過設置均勻訓練樣本的GIP檢測統(tǒng)計量區(qū)間來剔除此區(qū)間以外的非均勻訓練樣本，該GIP檢測統(tǒng)計量區(qū)間表示如下：

γ~-Δγ≤γl≤γ~+Δγ---(13)]]>

其中表示訓練樣本集合所有GIP檢測統(tǒng)計量的平均值，而選擇Δ_γ時必須要使得至少只有2NM個訓練樣本數(shù)目滿足式(13)的關系。