[發明專利]機載MIMO雷達三維波束空間的部分聯合雜波抑制方法

無效

• 申請號: 201410171717.2
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103954942A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 馮大政;向平葉;呂暉;周延;解虎;肖春寶;白登潘
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，涉及雷達雜波的局域化抑制處理，特別涉及一種機載MIMO雷達三維波束空間的部分聯合雜波抑制方法。

背景技術

自從MIMO雷達成為下一代雷達的發展方向以來，MIMO雷達也成為當前研究的熱點。MIMO雷達在發射端和接收端同時采用數字陣技術，發射多個正交或非相干信號，并在接收端利用匹配濾波分離各發射信號分量，MIMO雷達利用較小的天線規模就可以獲得很大的虛擬陣列孔徑和系統自由度，從而大幅度提高雷達的參數估計精度、角度分辨率和雜波抑制能力。由于MIMO雷達在發射端和接收端同時采用了數字陣技術，MIMO雷達在抗雜波、抗干擾、低截獲等性能方面，與傳統雷達相比具有明顯的優勢。

空時自適應處理(Space?Time?Adaptive?Processing,STAP)是機載預警雷達檢測慢速運動目標的關鍵技術，但受到高維數據協方差矩陣求逆導致的運算量大和要求的獨立分布樣本龐大等影響，使得其在實際應用中難以實現。在相控陣雷達體制下，人們已經提出許多旨在降低樣本數目需求和運算量的降維STAP方法，如主分量方法(Principle?Component,PC)、因子化方法(Factored?Approach,FA)以及擴展因子方法(Extended?Factored?Approach,EFA)等。PC法的基本思想是利用雜波子空間的特征基向量對消主支路的雜波；FA法是先采用一組具有高帶外衰減的多普勒濾波器對MIMO雷達各接收陣元的輸出進行濾波，然后使用空域Capon波束形成對相同多普勒通道的輸出進行自適應處理；EFA法是在主雜波區附近聯合m(m通常取奇數3、5等)個多普勒通道進行自適應處理。雖然這些方法同樣適用于機載MIMO雷達，但由于發射波形分集的緣故，MIMO-STAP將傳統的空—時二維處理擴展到空—時—碼(波形)三維空間，數據維數的急劇增加導致運算量和協方差矩陣估計等問題變得更加突出，簡單地運用這些方法仍難以滿足實時性的要求，急劇增加的數據維數使得樣本需求量(即獨立同分布參考單元數)龐大以及協方差矩陣估計和求逆時運算量也會很大，也就是現有技術中受到運算量大與樣本需求量大的制約。因此，迫切需要針對機載MIMO雷達研究更高效的降維STAP方法。

發明內容

針對現有方法應用于機載MIMO雷達雜波抑制時，本發明提出一種機載MIMO雷達三維波束空間的部分聯合雜波抑制方法，用于解決運算量大與樣本需求量大的問題。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案預以實現。

一種機載MIMO雷達三維波束空間的部分聯合雜波抑制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1.利用機載MIMO雷達天線接收空時數據，得到空時數據矢量x表達式并且構建目標的空時二維導向矢量b(f_s,0,f_d,0)；

步驟2.利用三維離散傅里葉變換將空時數據矢量x由陣元-脈沖域變換到三維波束域；空時數據矢量x在三維波束域中稱為三維波束；

步驟3.構造降維矩陣P，利用降維矩陣P對三維波束域中的三維波束進行部分聯合自適應處理，得到降維后的空時數據矢量z和降維后的目標空時二維導向矢量c(f_s,0,f_d,0)；

步驟4.根據線性約束最小方差準則，即在保證目標信號增益一定的前提下最小化輸出的雜波和噪聲功率，利用降維后的空時數據矢量z和降維后的目標空時二維導向矢量c(f_s,0,f_d,0)構建降維空時自適應處理的代價函數；根據降維空時自適應處理的代價函數計算降維處理器的權矢量w；

步驟5.利用降維處理器的權矢量w對機載MIMO雷達天線接收的空時數據矢量x進行加權求和，得到經過雜波抑制的空時數據。

上述技術方案的特點和進一步改進在于：

(1)步驟1包括以下子步驟：

1a)設定在一個相干處理間隔內，機載MIMO雷達天線的M個發射陣元同時輻射由K個脈沖組成的脈沖串波形，并且M個發射陣元發射的M個發射波形相互正交，在N個接收陣元的每一個接收陣元處，用M個參考發射信號對K個脈沖周期的回波數據進行匹配濾波，將所有匹配濾波器的輸出排列成如下MNK×1維空時數據矢量，得到空時數據矢量x表達式為下式：