[發明專利]機載前視陣雷達的空時自適應處理方法

有效

• 申請號: 201410690855.1
• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104360325A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 王彤;陳華彬;文才;吳建新
• 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;G01S13/50
• 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

本發明屬于雷達動目標檢測技術領域，特別涉及機載前視陣雷達的空時自適應處理方法，具體可以用于機載前視陣雷達近距離地面運動目標檢測方法，適用于機載相控陣雷達進行雜波抑制及動目標檢測。

背景技術

機載前視陣雷達的地面運動目標顯示(Ground?Moving?Target?Indication,GMTI)功能有著廣泛的軍事應用前景。例如在機載火控雷達中用于發現并引導機載武器攻擊敵方的坦克、裝甲車或移動導彈發射架，還能在一定程度上彌補遠程機載監視系統在城市戰環境中對地面運動目標檢測和跟蹤性能下降的缺陷(遠程監視系統在探測城市中的地面運動目標時容易受到高大建筑物的遮擋)。機載雷達采用下視工作模式探測近距離地面運動目標時面臨的主要問題是強大的地面雜波，這些在多普勒域上擴散的雜波很有可能將感興趣的動目標淹沒。空時自適應處理技術具有很強的抑制具有空時耦合特性的地雜波的能力。但是，當采用機載前視陣雷達探測近距離地面運動目標時，其雜波譜是隨著距離的變化而變化的(在近距離變化尤其明顯)，即雜波具有距離非平穩的特性(或稱為距離依賴性)。然而，傳統STAP(Space?Time?Adaptive?Processing)處理器能獲得較理想的雜波抑制性能的前提為存在足夠多的獨立同分布的訓練樣本，這限制了STAP技術在前視陣GMTI雷達中的直接應用。另外，當雷達的脈沖重復頻率選得太高(比如大多數機載GMTI雷達中采用的中PRF(Mid?PRF,MPRF))以至于雜波出現距離模糊，在檢測近程目標時遠程雜波將會帶來額外的雜波凹口。這主要是由于遠程主瓣雜波和近程主瓣雜波的多普勒頻率不相同(因為他們的俯仰角不相同)。在這種情況下檢測近距離運動目標時，遠程雜波將帶來額外的盲速。

為了能在距離非平穩的雜波環境下采用STAP技術，學者們提出了許多算法來補償雜波的距離依賴性。例如多普勒平移(Doppler?Wrapping,DW)算法通過對距離樣本數據進行時域復加權，可以達到將雜波譜進行多普勒平移的目的，通過對不同距離樣本賦以不同的多普勒平移，最終可以在一定程度上實現距離依賴性補償。而角度多普勒補償(Angle-Doppler?Compensation,ADC)算法(或自適應角度多普勒補償(Adaptive?Angle-Doppler?Compensation,AADC)算法)不僅對距離樣本數據進行時域復加權，還進行了空域復加權。這樣就可以將不同距離門的雜波譜的角度-多普勒中心進行配準，以達到削弱雜波距離依賴性的目的。上述算法在無距離模糊的時候具有很好的性能。但是當雜波存在距離模糊時，由于一個距離單元存在多條雜波脊，上述算法無法同時補償來自不同距離的多條雜波譜。基于模型化的一類算法也具有處理距離依賴雜波的能力。例如基于導數更新的算法(Derivative-Based?Updating,DBU)采用的模型是假設權矢量是隨著距離線性變化的函數。而估計協方差矩陣的逆(Prediction?of?Inverse?Covariance?Matrix,PICM)算法直接估計的是協方差矩陣逆的元素，采用的模型是線性預測類模型。雖然這些算法不僅可以應用于距離不模糊的情況，還可以應用于距離模糊的情況，但是它們無法消除遠程雜波帶來的盲速。

為了消除由于距離模糊帶來的額外盲速，利用平面相控陣雷達提供的俯仰自由度，學者們提出了一類俯仰預濾波算法，用于濾除距離模糊的雜波。例如非自適應的俯仰波束形成器可根據陣列流型和系統參數獲得濾波權矢量，但是這些方法對誤差很敏感(例如陣列誤差和載機高度誤差等)。因此人們又提出了數據自適應的俯仰波束形成器，統計波束形成(Beamformed?Statistical,BS)方法的俯仰協方差矩陣由距離樣本估計得到，俯仰魯棒Capon波束形成(Elevation?Robust?Capon?Beamforming,ERCB)方法的俯仰協方差矩陣由待檢測單元的脈沖域數據估計得到。這兩種方法的訓練樣本均受到了俯仰主瓣雜波信號的污染，容易導致波束方向圖畸變和目標相消的情況。雖然ERCB算法采用了對角加載技術進行主波束保形，但是較大的加載因子會導致較大的雜波抑制性能的損失。三維STAP具有抑制距離模糊雜波的能力，但是在距離非平穩性比較嚴重的雜波環境下很難獲取足夠多的獨立同分布的訓練樣本。

發明內容