[發明專利]基于FDA?MIMO雷達的距離模糊雜波抑制方法

在審

• 申請號: 201710902373.1
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107703490A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 許京偉;廖桂生;徐義正;張玉洪;蘭嵐;婁聯章
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292;G01S7/42;G01S13/50
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術領域

本發明屬于雷達技術領域，特別涉及一種距離模糊雜波抑制方法，可用于對動目標的檢測。

背景技術

當機載預警雷達處于下視工作狀態時，雜波多普勒會擴散，導致微弱目標信號被雜波淹沒。空時二維自適應處理STAP聯合空間和時間二維信息能有效提高雜波抑制能力和動目標檢測性能。傳統的STAP方法都是假定不存在距離模糊的情況下，當發生了距離模糊時，目標要同時與無模糊和有模糊的雜波競爭，大大降低了STAP的檢測性能。

T.B.Hale等在論文“Localized three-dimensional adaptive spatial-temporal processing for airborne radar”(IEE Radar Sonar and Navig.,vol.150,no.1,pp.18-22,Feb.2003)和“Clutter suppression using elevation interferometry fused with space-time adaptive processing”(Electron.Lett.,vol.37,no.12,pp.793-794,Jun.2001)中提出了一種三維SATP方法，通過引入俯仰維的自由度來解決距離模糊雜波問題。但該種方法計算量很大而且需要大量的訓練數據，難以在實際情況中進行運用。

D.Cristallini等在論文“A robust direct data domain approach for STAP”(IEEE Trans.Signal Process.,vol.60,no.3,pp.1283-1294,Mar.2012)中介紹了一種直接數據域STAP方法，通過單次快拍在空域和時域的平滑獲得二階訓練樣本實現對距離模糊雜波的抑制，但該方法犧牲了一定的自由度，造成檢測性能的下降。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于FDA-MIMO雷達的距離模糊雜波抑制方法，以在發生距離模糊的情況下，提高動目標的檢測性能。本發明的技術方案是：通過采用多輸入多輸出MIMO雷達技術可有效的虛擬發射自由度,利用頻率分集陣列的發射導向矢量的距離角度依賴特點，對距離模糊雜波進行分離和抑制，同時通過局域聯合降維方法降低計算復雜度和雜波抑制對獨立同分布雜波樣本數目的要求，對地面目標檢測過程進行實時處理，其實現步驟包括如下：

(1)利用正側視FDA—MIMO雷達模式，對雷達接收機端N個天線每次快拍數據分別用M個發射天線陣元的發射波形進行匹配濾波；將每個接收天線匹配濾波后的回波數據首尾相連，得到MNK×1維的第l個距離門的空時數據矢量x_l，其中，m＝1,2,...,M，上標*表示共軛，K為一次相干處理間隔內的脈沖數；

(2)對空時數據矢量x_l進行距離依賴補償，得到補償后的空時數據矢量：

其中，為補償矢量，r_l為對應于待檢測距離門的主值距離，g_T(r_l)表示發射端的補償矢量，1_N為N維全1的列矢量，1_K為K維全1的列矢量，符號表示Kronecker積，上標H表示共軛轉置，diag表示將補償矢量對角化；

(3)對補償后的空時數據矢量和目標的導向矢量進行降維，得到降維后的數據矢量和降維后的目標導向矢量

其中，T表示局域聯合降維矩陣，p₀表示目標所在的距離區域索引號，ψ₀為目標的角度，v₀為目標的速度；

(4)利用L個距離門的降維后數據矢量估計目標所在距離門的協方差矩陣：

其中，為降維后的雜波加噪聲的協方差矩陣；

(5)根據步驟(3)和步驟(4)的結果，由最小方差無畸變響應波束形成器得到最優權矢量：

其中，為協方差矩陣估計值的逆矩陣；

(6)利用最優權矢量w對降維后的數據矢量進行加權求和，將回波數據中的雜波抑制濾除，檢測出動目標。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

(a)本發明利用FDA雷達距離維的自由度，同時利用MIMO技術，先通過距離依賴補償將距離模糊雜波在發射-接收空間分離，再對不同距離區域的雜波進行抑制，提高了動目標的檢測性能。