[發(fā)明專利]一種機(jī)載外輻射源雷達(dá)的雜波抑制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610014840.2
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105445707B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊;鄧亞琦;郭帥
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36
• 代理公司: 西安睿通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

1.一種機(jī)載外輻射源雷達(dá)的雜波抑制方法，其特征在于，所述機(jī)載外輻射源雷達(dá)上設(shè)置有參考天線、第一接收天線和第二接收天線，所述參考天線指向輻射源，所述第一接收天線和所述第二接收天線指向觀測區(qū)，所述方法包括如下步驟：

步驟1，獲取機(jī)載外輻射源雷達(dá)接收到的信號，所述機(jī)載外輻射源雷達(dá)接收到的信號包括參考信號、第一路回波信號、第二路回波信號，所述參考天線接收到的信號為參考信號，所述第一接收天線接收到的信號為第一路回波信號，所述第二接收天線接收到的信號為第二路回波信號；

步驟2，分別對所述參考信號、所述第一路回波信號、所述第二路回波信號采用相同的準(zhǔn)則進(jìn)行分段，得到多個(gè)分段參考信號、多個(gè)第一路分段回波信號和多個(gè)第二路分段回波信號，所述分段參考信號、所述第一路分段回波信號、所述第二路分段回波信號一一對應(yīng)；

其中，步驟2具體包括如下子步驟：

(2a)設(shè)發(fā)射站發(fā)射信號的帶寬為BW，分段持續(xù)時(shí)間為T_max，最大徑向速度差為v_max，分段滿足T_max≤c/(BWv_max)；分段后段內(nèi)為快時(shí)間記為t_f，段間為慢時(shí)間記為t_m，分段參考信號記為x(t_f,t_m)；第一路分段回波信號記為y₁(t_f,t_m)，第二路分段回波信號記為y₂(t_f,t_m)，c為光速；

(2b)以參考天線與發(fā)射站距離最近的時(shí)刻為起始零時(shí)刻，發(fā)射站到參考天線的基線距離在零時(shí)刻泰勒展開為：L(t)＝L₀+L₂t²，其中L₀為基線距離泰勒展開的常數(shù)項(xiàng)，L₂為基線距離泰勒展開時(shí)間的二次項(xiàng)系數(shù)，此時(shí)對應(yīng)的時(shí)延為：τ(t)＝L(t)/c＝τ_d+b_dt²，其中c為光速，τ_d為參考信號時(shí)延在零時(shí)刻展開常數(shù)項(xiàng)，并且滿足τ_d＝L₀/c，b_d為泰勒展開二次項(xiàng)系數(shù)，并且滿足b_d＝L₂/c，從而得到分段參考信號的表達(dá)式x(t_f,t_m)為：

x(tf,tm)=Adsm(tf-τd)exp(-j2πfcbdtm2)]]>

其中s_m(t)是對應(yīng)第m段發(fā)射信號，f_c為載波頻率，A_d為參考信號幅度；

(2c)假設(shè)在觀測區(qū)內(nèi)只有一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，則第一接收天線的任一第i個(gè)靜止雜波回波和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的時(shí)延分別為：τ1_ci(t)＝τ_ci+a_cit+b_cit²和τ1_t(t)＝τ_t+a_tt+b_tt²，其中，τ_ci、a_ci、b_ci分別為τ1_ci(t)在零時(shí)刻泰勒展開的常數(shù)項(xiàng)、一次項(xiàng)系數(shù)和二次項(xiàng)系數(shù)，τ_t、a_t、b_t分別為τ1_t(t)在零時(shí)刻泰勒展開的常數(shù)項(xiàng)、一次項(xiàng)系數(shù)和二次項(xiàng)系數(shù)；

第二接收天線中該靜止雜波回波和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的時(shí)延分別為：τ2_ci(t)＝τ_ci+a_ci(t-△t)+b_ci(t-△t)²和τ2_t(t)＝τ_t′+a_t′(t-△t)+b_t′(t-△t)²，其中，τ_ci、a_ci、b_ci分別為τ2_ci在△t時(shí)刻泰勒展開的常數(shù)項(xiàng)、一次項(xiàng)系數(shù)和二次項(xiàng)系數(shù)，τ_t′、a_t′、b_t′分別為τ2_t在△t時(shí)刻泰勒展開的常數(shù)項(xiàng)、一次項(xiàng)系數(shù)和二次項(xiàng)系數(shù)；

其中，第二接收天線中靜止雜波回波的回波時(shí)延τ2_ci(t)在△t時(shí)刻泰勒展開的常數(shù)項(xiàng)、一次項(xiàng)系數(shù)和二次項(xiàng)系數(shù)與τ1_ci(t)在零時(shí)刻泰勒展開的各系數(shù)對應(yīng)相等，即滿足τ1_ci(t-△t)＝τ2_ci(t)；

因此，第一路分段回波信號y₁(t_f,t_m)為：

y1(tf,tm)=y1t(tf,tm)+Σiy1ci(tf,tm)=Atsm(tf-τt-attm)exp(-j2πfcattm)exp(-j2πfcbttm2)+ΣiAcism(tf-τci-acitm)exp(-j2πfcacitm)exp(-j2πfcbcitm2)]]> 1

第二路分段回波信號y₂(t_f,t_m)為：

y2(tf,tm)=y2t(tf,tm)+Σiy2ci(tf,tm)=At′sm(tf-τt′-at′(tm-Δt))·exp(-j2πfcat′(tm-Δt))exp(-j2πfcbt′(tm-Δt)2)+ΣiAcism(tf-τci-aci(tm-Δt))·exp(-j2πfcaci(tm-Δt))exp(-j2πfcbci(tm-Δt)2)]]>

其中y_1t(t_f,t_m)、y_2t(t_f,t_m)分別為第一路分段回波信號中的目標(biāo)回波信號和第二路分段回波信號中的目標(biāo)回波信號；y_1ci(t_f,t_m)、y_2ci(t_f,t_m)分別為第一路分段回波信號中第i個(gè)雜波回波信號和第二路分段回波信號中第i個(gè)雜波回波信號；A_t、A_t′分別第一路分段回波信號中目標(biāo)回波信號的幅度和第二路分段回波信號中目標(biāo)回波信號的幅度；A_ci為第i個(gè)雜波回波信號的幅度；

步驟3，根據(jù)第一分段參考信號分別對與其對應(yīng)的第一路分段回波信號和與其對應(yīng)的第二路分段回波信號進(jìn)行距離向壓縮，得到第一路分段距離向壓縮信號和第二路分段距離向壓縮信號，所述第一分段參考信號為所述多個(gè)分段參考信號中的任一分段參考信號；

其中，分段后的每段信號作為一個(gè)等效脈沖；

步驟3具體包括：

分別對第一路分段回波信號的等效脈沖和第二路分段回波信號的等效脈沖通過匹配濾波實(shí)現(xiàn)距離向壓縮；第一路分段距離向壓縮信號記為R₁(t_f,t_m)、第二路分段距離向壓縮信號記為R₂(t_f,t_m)；R_1ci(t_f,t_m)為第一路分段回波信號的第i個(gè)雜波回波信號經(jīng)過距離向壓縮后的結(jié)果、R_2ci(t_f,t_m)為第二路分段回波信號的第i個(gè)雜波回波信號經(jīng)過距離向壓縮后的結(jié)果：

R1ci(tf,tm)=IFFT(FFT(x(tf,tm))×conj(FFT(y1ci(tf,tm))))=AdAcism′(tf-(τci-τd)-acitm)exp(-j2πfcacitm)exp(-j2πfc(bci-bd)tm2)]]>

R2ci(tf,tm)=IFFT(FFT(x(tf,tm))×conj(FFT(y2ci(tf,tm))))=AdAcism′(tf-(τci-τd)-aci(tm-Δt))exp(-j2πfcaci(tm-Δt))exp(-j2πfc(bci(tm-Δt)2+bdtm2))]]>

其中s_m′(t)＝IFFT(|FFT(s_m(t))|²)；

步驟4，分別對所述第一路分段距離向壓縮信號和所述第二路分段距離向壓縮信號進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到第一路分段相位補(bǔ)償信號和第二路分段相位補(bǔ)償信號；

其中，步驟4具體包括：

(4a)根據(jù)先驗(yàn)知識確定參考信號的徙動(dòng)系數(shù)b_d，從而構(gòu)造相位補(bǔ)償函數(shù)對所述第一路分段距離向壓縮信號和所述第二路分段距離向壓縮信號進(jìn)行相位補(bǔ)償，得到第一路分段相位補(bǔ)償信號R₁′(t_f,t_m)和第二路分段相位補(bǔ)償信號R₂′(t_f,t_m)，并且滿足R_k′(t_f,t_m)＝R_k(t_f,t_m)·H(t_m)，k＝1或k＝2分別對應(yīng)第一路分段距離向壓縮信號和所述第二路分段距離向壓縮信號，則第一路分段相位補(bǔ)償信號和第二路分段相位補(bǔ)償信號中第i個(gè)雜波回波分量分別表示為：

R1ci′(tf,tm)=R1ci(tf,tm)·H(tm)=AdAcism′(tf-(τci-τd)-acitm)exp(-j2πfcacitm)exp(-j2πfcbcitm2)]]>

R2ci′(tf,tm)=R2ci(tf,tm)·H(tm)=AdAcism′(tf-(τci-τd)-aci(tm-Δt))exp(-j2πfcaci(tm-Δt))exp(-j2πfc(bci(tm-Δt)2))]]>

(4b)對于單個(gè)雜波散射點(diǎn)來說，滿足R_1ci′(t_f,t_m-△t)＝R_2ci′(t_f,t_m)，則第一路分段相位補(bǔ)償信號和第二路分段相位補(bǔ)償信號中的雜波分量滿足采用偏置相位中心天線原理對消雜波；

步驟5，分別對所述第一路分段相位補(bǔ)償信號和所述第二路分段相位補(bǔ)償信號進(jìn)行通道配準(zhǔn)，得到第一路分段配準(zhǔn)信號和第二路分段配準(zhǔn)信號；

其中，步驟5具體包括：

采用偏置相位中心天線原理在距離-慢時(shí)間域抑制地面靜止雜波，通過慢時(shí)間的延時(shí)使第一路分段相位補(bǔ)償信號和所述第二路分段相位補(bǔ)償信號配準(zhǔn)；

步驟6，對多個(gè)第一路分段回波信號中的每個(gè)第一路分段回波信號和多個(gè)第二路分段回波信號中的每個(gè)第二路分段回波信號重復(fù)執(zhí)行步驟3至步驟5，得到多個(gè)第一路分段配準(zhǔn)信號和多個(gè)第二路分段配準(zhǔn)信號；

步驟7，將所述多個(gè)第一路分段配準(zhǔn)信號和對應(yīng)的多個(gè)第二路分段配準(zhǔn)信號相減，從而抑制雜波保留目標(biāo)信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)載外輻射源雷達(dá)的雜波抑制方法，其特征在于，在步驟1之前，所述方法還包括場景設(shè)置，所述場景設(shè)置包括：輻射源設(shè)置于所述機(jī)載外輻射源雷達(dá)接收站的遠(yuǎn)場作為發(fā)射站，所述輻射源用于發(fā)射信號；所述兩副接收天線的相位中心間距為d，載機(jī)平行地面垂直發(fā)射站切向勻速直線飛行，載機(jī)飛行速度v，所述一副參考天線和所述兩副接收天線架設(shè)在載機(jī)平臺上。