[發(fā)明專(zhuān)利]機(jī)載MIMO雷達(dá)非自適應(yīng)空時(shí)雜波塊濾波方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410020622.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103728600A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮大政;周延;向平葉;楊振偉;朱國(guó)輝;謝虎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/36
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/36
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專(zhuān)利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;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，主要涉及空時(shí)雜波塊對(duì)消器（STCBC），具體是一種機(jī)載MIMO雷達(dá)非自適應(yīng)空時(shí)雜波塊濾波方法，可應(yīng)用于常規(guī)空時(shí)級(jí)聯(lián)處理方法及傳統(tǒng)自適應(yīng)方法之前對(duì)雜波進(jìn)行空時(shí)兩維對(duì)消，能有效的降低雜波自由度和幅度，不僅適用于正側(cè)視MIMO雷達(dá)，還適用于非正側(cè)視MIMO雷達(dá)，具有良好的雜波濾波性能。

背景技術(shù)

機(jī)載MIMO雷達(dá)作為傳統(tǒng)機(jī)載雷達(dá)的發(fā)展，通過(guò)利用發(fā)射波形分集激發(fā)目標(biāo)的空間分集特性并分布式接收，可以獲得雜波抑制、參數(shù)估計(jì)，抗干擾等能力的大幅提升。而且由于可用自由度的大幅度提高，MIMO-STAP技術(shù)在近幾年也得到了快速的發(fā)展。如FA法是先采用一組具有高帶外衰減的多普勒濾波器對(duì)MIMO雷達(dá)各接收陣元的輸出進(jìn)行濾波，然后使用空域Capon波束形成對(duì)相同多普勒通道的輸出進(jìn)行自適應(yīng)處理；EFA法是在主雜波區(qū)附近聯(lián)合m（m通常取奇數(shù)3、5等）個(gè)多普勒通道進(jìn)行自適應(yīng)處理。雖然這些方法同樣適用于機(jī)載MIMO雷達(dá)，但是由于發(fā)射波形分集的緣故，機(jī)載MIMO雷達(dá)STAP將傳統(tǒng)的空域-時(shí)域二維處理擴(kuò)展到發(fā)射-接收-時(shí)域三維空面，數(shù)據(jù)維數(shù)的急劇增加將導(dǎo)致運(yùn)算量和雜波協(xié)方差矩陣估計(jì)所需樣本過(guò)大。傳統(tǒng)的降維技術(shù)雖然能緩解這一問(wèn)題，但實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)中，雜波環(huán)境快速變化，即使是降維技術(shù)也難以獲得理想的效果。起源于20世紀(jì)60年代的機(jī)載雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償和雜波抑制，如時(shí)間平均雜波相干機(jī)載雷達(dá)(time?average?clutter?coherent?airborne?radar,TACCAR)和相位中心偏置天線(displaced?phase?center?antenna,DPCA)技術(shù)雖然發(fā)展成熟，設(shè)備簡(jiǎn)單，可以獲得較穩(wěn)定的主雜波對(duì)消比，但是它們只對(duì)消了主雜波波束內(nèi)的雜波，對(duì)旁瓣雜波無(wú)明顯抑制，而且應(yīng)用條件有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)中存在對(duì)旁瓣對(duì)消性能差以及應(yīng)用條件有限的缺陷，提供一種降低雜波自由度且應(yīng)用范圍廣的機(jī)載MIMO雷達(dá)非自適應(yīng)空時(shí)雜波塊濾波方法。

本發(fā)明是一種機(jī)載MIMO雷達(dá)非自適應(yīng)空時(shí)雜波塊濾波方法，本發(fā)明的雜波塊濾波過(guò)程主要包括如下步驟：

步驟1.構(gòu)建機(jī)載MIMO雷達(dá)雜波模型，雷達(dá)天線接收地面反射的雜波，設(shè)定雷達(dá)天線在一個(gè)相干處理時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)射K個(gè)脈沖時(shí)，第l個(gè)距離環(huán)內(nèi)的雜波數(shù)據(jù)X(l,k)經(jīng)匹配濾波處理后的KMN×1維雜波數(shù)據(jù)矢量為x_c(l)。

步驟2.記錄雜波塊對(duì)消濾波所需的第一雜波塊和第二雜波塊，第一雜波塊即第m個(gè)發(fā)射陣元發(fā)射的后K-1個(gè)脈沖被前N-1個(gè)接收陣元接收的雜波數(shù)據(jù)矢量x_{m(2:K)(1:N-1)}(l)，第二雜波塊即第m個(gè)發(fā)射陣元發(fā)射的前K-1個(gè)脈沖被后N-1個(gè)接收陣元接收的雜波數(shù)據(jù)矢量x_{m(1:K-1)(2:N)}(l)。

步驟3.計(jì)算雜波塊對(duì)消濾波后的殘余數(shù)據(jù)矢量，根據(jù)步驟2中的兩個(gè)雜波塊數(shù)據(jù)矢量x_{m(2:K)(1:N-1)}(l)和x_{m(1:K-1)(2:N)}(l)，計(jì)算該兩數(shù)據(jù)矢量對(duì)消后的殘余數(shù)據(jù)矢量Δx(l)，即：

Δx(l)＝Tx_{m(1:K-1)(2:N)}(l)-x_{m(2:K)(1:N-1)}(l)，

其中T為非自適應(yīng)空時(shí)雜波塊濾波器的系數(shù)矩陣。

步驟4.計(jì)算雜波塊濾波器的系數(shù)矩陣T，將第一雜波塊與第二雜波塊進(jìn)行對(duì)消濾波，得到殘余向量，通過(guò)最小化殘余向量Δx(l)的F-范數(shù)，得到非自適應(yīng)空時(shí)雜波塊濾波器的系數(shù)矩陣T。

步驟5.實(shí)時(shí)雜波抑制，利用步驟4得到的系數(shù)矩陣T對(duì)雷達(dá)天線接收的雜波進(jìn)行實(shí)時(shí)雜波塊對(duì)消濾波，使接收的雜波輸出功率最小，使目標(biāo)信號(hào)的能量盡可能保持恒定，完成雜波的抑制。

本發(fā)明針對(duì)機(jī)載MIMO雷達(dá)雜波的空時(shí)分布特性，提出了一種機(jī)載MIMO雷達(dá)非自適應(yīng)空時(shí)雜波塊濾波方法，在本發(fā)明中，完全由機(jī)載MIMO雷達(dá)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)參數(shù)確定的空時(shí)雜波塊對(duì)消器（STCBC）來(lái)對(duì)雜波進(jìn)行抑制。在此雜波消除的基礎(chǔ)上，后續(xù)STAP方法的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)能力得到加強(qiáng)。本發(fā)明不僅適用于正側(cè)視雷達(dá)，還適用于非正側(cè)視雷達(dá)。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)還在于：構(gòu)建機(jī)載MIMO雷達(dá)天線在一個(gè)相干處理時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)射的第K個(gè)脈沖，第l個(gè)距離環(huán)內(nèi)的KMN×1維雜波加噪聲數(shù)據(jù)矢量，包括如下內(nèi)容：