[發明專利]一種基于協方差矩陣估計的機載雷達雜波抑制方法

有效

• 申請號: 201610256596.0
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105929371B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 王彤;張俊飛;李博文
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;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

本發明屬于雷達雜波抑制技術領域，特別涉及基于協方差矩陣估計的機載雷達雜波抑制方法，并且是基于非均勻雜波條件下級聯二維空時處理方法，適用于斜側陣機載雷達雜波抑制或非正側陣機載雷達雜波抑制。

背景技術

機載預警雷達已經成為現代戰爭的預警情報、戰場監視和作戰指揮系統的重要組成部分，它可以顯著增加對低空突防目標的探測距離，大大提高武器系統的效能，在現在戰爭中扮演著越來越重要的角色，受到各軍事大國的高度重視。機載預警雷達的波束指向一般是水平或稍下方向，使得機載預警雷達不可避免地會接收到地雜波。由于技術水平限制，使得陣列機載雷達天線的旁瓣電平較高，且陣列機載雷達回波中地雜波較強，可達90dB，遠強于目標回波；此外，由于飛機平臺的運動，地雜波的多普勒范圍大大展寬，使得可供檢測的多普勒范圍大大降低，有很大一部分目標都“湮沒”在地雜波中。因此，為了可靠檢測遠距離目標，首先要解決機載雷達的雜波抑制問題。

空時自適應處理(STAP)技術的誕生追溯到20世紀70年代，在雜波協方差矩陣和目標信號分別確知的條件下，Brennan和Reed等在期刊Aerospace and Electronic Systems(AES)上，提出了全空時自適應處理(STAP)的概念和理論，其思想是將陣列信號處理的基本原理推廣到由脈沖和陣元采樣的兩維場中；全空時自適應處理(STAP)能夠取得比較理想的機載雷達雜波抑制效果，但是，機載雷達雜波協方差矩陣精確已知的條件在工程實現中難以滿足，通常情況下是由參考單元估計得到；根據Reed，Mallett和Brennan三人提出的理論(即RMB準則)可知，為了使空時自適應處理(STAP)器的性能損失不超過3dB，空時自適應處理(STAP)器訓練樣本個數至少應為系統自由度的兩倍，而且，機載雷達雜波協方差矩陣須從獨立同分布的訓練樣本估計而來，所以全空時自適應處理(STAP)的運算量和設備復雜度令人難以接受。

為了降低運算量，德國的R.Klemm博士于1987年在期刊Signal Processing上提出了輔助通道法，將空時自適應處理(STAP)器維數從NM降至N+M-1，此處N表示機載雷達天線陣元個數，M表示一個相干處理間隔內機載雷達接收的脈沖個數；在沒有誤差的理想情況下，該方法能夠取得比較理想的雜波抑制效果，性能接近最優空時自適應處理(STAP)處理，并且降低了估計雜波協方差矩陣所需要的獨立同分布參考單元數目，但在有誤差情況下，該方法的雜波抑制性能并不理想。

國內的西安電子科技大學在降維空時自適應處理(STAP)研究方面也展開了大量工作，并提出了局域化處理法，即因子化方法(1DT)和擴展因子化方法(mDT)；該局域化處理法首先利用低旁瓣的多普勒濾波器對機載雷達回波進行局域化處理，然后在空域自適應處理或空時域聯合自適應處理將雷達雜波抑制掉。

1994年，H.Wang等人提出了局域化聯合處理(JDL)方法，該方法利用兩維傅里葉變換將接收到的雷達雜波由陣元-脈沖域變換到角度-多普勒域，然后分別在相鄰的空域維和時域維選取3個波束進行聯合自適應處理，該方法的維數由1DT(或3DT)的N(或3N)進一步降到9，顯著減少計算量。

發明內容

針對上述已有技術在非均勻雜波環境下協方差矩陣估計不夠準確的問題，本發明的目的在于充分利用機載雷達陣元和機載雷達脈沖回波，并提出一種基于協方差矩陣估計的機載雷達雜波抑制方法，該種基于協方差矩陣估計的機載雷達雜波抑制方法基于迭代方式的協方差矩陣估計形式，從而進行機載雷達雜波抑制，旨在非均勻雜波環境下提高機載雷達雜波的抑制性能。

為達到上述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種基于協方差矩陣估計的機載雷達雜波抑制方法，包括以下步驟：

步驟1，分別設定機載雷達的天線陣面在方位向均勻排列N個陣元，機載雷達回波中包含的距離門個數為L,一個相干處理間隔內機載雷達接收的脈沖個數為M，假設x_nlm表示第n個陣元、第l個距離門、第m個脈沖的機載雷達回波，得到第n個陣元、第l個距離門接收的機載雷達脈沖記為x_nl，并對x_nl進行快速傅里葉變換，得到快速傅里葉變換后的第n個陣元在第l個距離門接收的機載雷達脈沖z_nl，進而依次計算得到第n個陣元、第k個多普勒通道在第l個距離門接收的機載雷達回波z_nkl和N個陣元的第k個多普勒通道在第l個距離門接收的機載雷達回波z_kl；