[發明專利]一種針對寬帶雷達的SSTMV最小方差波束形成方法

在審

• 申請號: 201710978702.0
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107783081A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 董晉;丁永超;姚衡;程豪
• 申請（專利權）人: 杭州睿達汽車科技有限公司
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 林超

技術領域

本發明涉及雷達信號處理領域，具體涉及了一種針對寬帶雷達的SSTMV(子陣駕駛)最小方差波束形成方法。

背景技術

波束形成技術實際上可以理解為空間濾波器，通過空間濾波技術得到高的方位分辨能力。在雷達的實際應用中，高分辨率、低旁瓣級的自適應波束形成算法能夠將目標從雜波的主瓣中分離，抑制雜波的旁瓣，從而更精確地提取出目標。

常用的傳統自適應波束形成方法如最小方差無畸變波束形成(MVDR)都是基于窄帶條件，但由于沒有利用信號時間-帶寬乘積特性，在寬帶處理條件下，MVDR需要大量的周期數來不斷修正才能達到較好的性能。對于寬帶雷達，接受信號是損態的，因此需要收斂速度快，而過多的快拍會增大處理時間，在實際應用中往往是不可取的。所以MVDR對于寬帶雷達的適用性并不高。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明提出了一種針對寬帶雷達的SSTMV最小方差波束形成方法。

本發明采用的技術方案包括以下步驟過程：

1)由寬帶雷達的天線獲取得到基陣數據，對基陣數據進行疊代分段后再進行FFT變換獲得基陣頻域數據，利用常規波束形成的加權向量對基陣頻域數據進行常規波束形成處理；

2)將常規波束形成處理后的基陣頻域數據進行子陣劃分和合并，獲得子陣數據；

3)對子陣數據進行STCM駕駛協方差矩陣的計算與累積，利用得到的STCM矩陣進行最小方差寬帶測向算法的波束形成，獲得最小方差波束。

所述步驟1)具體包括：對基陣數據進行疊代分段，對每段數據進行FFT變換計算，在頻域內形成波束，并使得形成的波束乘以常規波束形成的加權向量。

所述步驟1)中，對基陣數據進行疊代分段，具體為：

從基陣數據中，依次連續截取長度為N_fft的各段數據進行后續FFT變換處理，每次疊代中變化更新的長度為N_fft/2，得到分段后的頻域數據表示為：

X(k)＝FFT([x_sp-1(n),x_sp(n)])

n＝1,2,3....N_fft/2

其中，sp代表數據處理的疊代周期數，k表示頻點，X(k)表示當前頻點k下的基陣頻域數據，n表示時間采樣點，x_sp(n)表示第sp個疊代周期的基陣數據。

所述步驟1)種利用常規波束形成的加權向量對基陣頻域數據進行常規波束形成處理具體公式為：

其中，k代表頻點，m代表參與波束形成的陣元號，m＝1,2,3...M，M代表陣元數，X(m,k)為m號陣元的基陣數據x(n)進行FFT變換處理后獲得的基陣頻域數據，表示常規波束形成的加權向量，τ_m代表m號陣元參與波束形成的時延，j表示虛數單位，f_k表示頻點k對應的頻率。

所述基陣數據采用復解調方法進行獲取，以降低所述基陣數據的數據采樣率，所述復調解方法采用以下表達式為：

式中，y(n)表示復解調后的基陣數據，n代表時間采樣點，x(n)為基陣數據，為卷積符號，f₀表示中心頻率，fs為基陣數據的采樣率，h(n)為低通濾波器，低通濾波器降采樣的倍數為Ns倍，降采樣后信號的采樣率為fs₁＝fs/Ns。

所述步驟2)具體包括：對所述基陣頻域數據的陣列進行劃分為多個子陣，每個子陣的子陣數據采用以下公式計算：

其中，Y₁(k)表示子陣數據，下標1表示子陣標識，m＝1,2,3...M代表參與波束形成的陣元號，M代表陣元數，z表示子陣序數，z＝1,2,3...Z，Z代表子陣個數，Y(m,k)為常規波束形成處理后的基陣頻域數據。

所述步驟3)中具體為：

3.1)采用以下公式對子陣數據進行計算并累積，獲得子陣數據在合并前劃分的每段數據對應的STCM矩陣：

R_STCMsp(θ)＝aR_STCMsp-1(θ)+bY₁(k)Y₁^H(k)