[發(fā)明專利]基于雙重直積分解的機(jī)載雷達(dá)空時(shí)三維雜波抑制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310374747.9
• 申請(qǐng)日: 2013-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103412294A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮大政;虞泓波;么曉坤;肖寧;楊振偉;解虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 張問(wèn)芬;王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于雙重直積分解的機(jī)載雷達(dá)空時(shí)三維降維自適應(yīng)雜波抑制方法，可用于提高對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)性能。

背景技術(shù)

機(jī)載雷達(dá)被用來(lái)識(shí)別強(qiáng)雜波環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，雜波散射單元由于方向不同，對(duì)應(yīng)的雜波多普率頻率也不同，這一現(xiàn)象稱之為空時(shí)耦合特性。尋找簡(jiǎn)單高效的雜波抑制方法，一直是機(jī)載雷達(dá)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。三維空時(shí)自適應(yīng)處理（3D-STAP）是在空域二維和時(shí)域上自適應(yīng)處理，能夠充分利用俯仰維自由度，對(duì)陣元誤差具有更好的穩(wěn)健性。同時(shí)，在遠(yuǎn)射程和一定的脈沖重復(fù)頻率（PRF）下，俯仰維自適應(yīng)波束可以抑制距離模糊雜波，因此3D-STAP可以減輕距離模糊問(wèn)題。盡管3D-STAP具有一些更好的性能，但隨著加入俯仰維進(jìn)行處理，全維自適應(yīng)處理器維數(shù)更高，計(jì)算復(fù)雜度更大，難以實(shí)時(shí)處理，且隨著處理器維數(shù)的增加，三維處理需要更多獨(dú)立同分布的樣本。為了降低計(jì)算復(fù)雜度和樣本需求量，同時(shí)保證自適應(yīng)損益最小，3D-STAP降維技術(shù)得到深入研究。

目前，在機(jī)載雷達(dá)3D-STAP中，經(jīng)常用的方法有擴(kuò)展因子化方法（EFA），該方法先在時(shí)域進(jìn)行多普勒濾波，然后在空域俯仰維和方位維進(jìn)行聯(lián)合自適應(yīng)處理，當(dāng)存在陣元誤差時(shí)，雜波譜在空域發(fā)生擴(kuò)散，有更多的雜波進(jìn)入時(shí)域多普勒通道，算法性能下降，且該方法還需對(duì)空域全維處理器求逆，計(jì)算復(fù)雜度高，不利于實(shí)時(shí)處理。此外，已經(jīng)證明，為保證自適應(yīng)損益小于3dB，EFA方法所需獨(dú)立同分布樣本數(shù)應(yīng)大于空域全維處理器維數(shù)的2倍以上，而在實(shí)際快時(shí)變的雜波環(huán)境中，通常難以得到如此多的獨(dú)立同分布樣本。同樣，現(xiàn)有的其他一些機(jī)載雷達(dá)3D-STAP方法，也會(huì)出現(xiàn)類似的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種基于雙重直積分解的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，降低計(jì)算復(fù)雜度和樣本需求量，提高誤差穩(wěn)健性，改善動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)性能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案可以概括為：首先，將空時(shí)三維濾波器權(quán)矢量進(jìn)行一次直積分解，得到空時(shí)三維濾波器權(quán)矢量關(guān)于時(shí)域權(quán)矢量組、空域權(quán)矢量組的直積構(gòu)成形式；其次，將空域權(quán)矢量組進(jìn)行二次直積分解，得到空域權(quán)矢量組關(guān)于空域方位維權(quán)矢量組、空域俯仰維權(quán)矢量組的直積構(gòu)成形式；然后，截取多對(duì)時(shí)域權(quán)矢量組、空域方位維權(quán)矢量組及空域俯仰維權(quán)矢量組逼近空時(shí)三維濾波器權(quán)矢量；接著，利用雙重雙迭代算法（BBIA），求解截取的多對(duì)時(shí)域權(quán)矢量組、空域方位維權(quán)矢量組及空域俯仰維權(quán)矢量組；最后，由所求得的多對(duì)權(quán)矢量組恢復(fù)出空時(shí)三維濾波器權(quán)矢量，用來(lái)抑制雜波。

假設(shè)機(jī)載雷達(dá)陣列為M×N矩形面陣，其中M表示面陣行數(shù)，N表示面陣列數(shù)，一個(gè)相干處理時(shí)間（CPI）內(nèi)的脈沖數(shù)為K。

具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

（1）將空時(shí)三維濾波器權(quán)矢量w進(jìn)行一次直積分解，將空時(shí)三維濾波器權(quán)矢量w=[w_1,1,1…w_M,1,1…w_1,2,1…w_M,2,1…w_1,N,K…w_M,N,K]^T排列成一個(gè)K×MN維的權(quán)矩陣W₁，其中符號(hào)T表示轉(zhuǎn)置，利用滿秩分解方法將權(quán)矩陣W₁分解為其中r₁表示權(quán)矩陣W₁的秩，u_n表示空域權(quán)矢量組，d_n表示時(shí)域權(quán)矢量組，符號(hào)H表示共軛轉(zhuǎn)置；將等式左右兩邊列矢量化，得到一次直積分解其中符號(hào)*表示取共軛，符號(hào)表示直積；

（2）將空域權(quán)矢量組u_n進(jìn)行二次直積分解，將空域權(quán)矢量u_n排成M×N維矩陣U_n，利用滿秩分解方法將權(quán)矩陣U_n分解為其中r₂表示U_n的秩，θ_n表示空域俯仰維權(quán)矢量組，表示空域方位維權(quán)矢量組；將等式左右兩邊列矢量化，得到二次直積分解

（3）將步驟（1）中權(quán)矢量w的一次直積分解和步驟（2）中空域權(quán)矢量組u_n的二次直積分解進(jìn)行截?cái)嗵幚恚玫娇諘r(shí)三維濾波器權(quán)矢量w的雙重直積分解形式：D＜＜r₁，符號(hào)<<表示遠(yuǎn)小于；