[發(fā)明專利]基于對稱協(xié)方差矩陣的雜波抑制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810383727.0
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108983209A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周延;周建;張萬緒;姜博;汪霖;陳曉璇;劉成;孟娜;李艷艷
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: G01S13/02
• 分類號: G01S13/02;G01S7/41;G01S7/292
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 周春霞

本發(fā)明公開了一種雜波加噪聲信號的協(xié)方差矩陣的計(jì)算方法以及基于對稱協(xié)方差矩陣的雜波抑制方法，其中，雜波加噪聲信號的協(xié)方差矩陣的計(jì)算方法對每個距離環(huán)對應(yīng)的回波信號分別進(jìn)行多普勒濾波，分別得到多個多普勒通道下的多普勒濾波后的回波信號；在多個距離環(huán)中選取與待檢測距離環(huán)處于設(shè)定距離范圍內(nèi)的距離環(huán)作為估計(jì)距離環(huán)；對選取的所有估計(jì)距離環(huán)對應(yīng)的同一多普勒通道下的多普勒濾波后的回波信號進(jìn)行協(xié)方差估計(jì)，得到該多普勒通道下的初步協(xié)方差矩陣；基于得到的初步協(xié)方差矩陣，計(jì)算雜波加噪聲協(xié)方差矩陣。上述技術(shù)方案減少了估計(jì)矩陣所使用的樣本數(shù)，且計(jì)算量較小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)載雷達(dá)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于對稱協(xié)方差矩陣的 雜波抑制方法。

背景技術(shù)

樣本協(xié)方差矩陣(SCM)是計(jì)算雜波協(xié)方差矩陣的實(shí)際估計(jì)量，然而，在全 維STAP(f-STAP)中，SCM需要大量的訓(xùn)練樣本，這在實(shí)際的機(jī)載雷達(dá)環(huán)境中 是難以達(dá)到的。此外，f-STAP需要在自適應(yīng)處理中進(jìn)行矩陣求逆運(yùn)算，此計(jì)算 相當(dāng)復(fù)雜?，F(xiàn)已有與f-STAP保持相同性能并能解決上述問題的降維/降級的STAP 算法，其中，后多普勒自適應(yīng)處理法，即擴(kuò)展因子算法(EFA和mDT)，將是最 有效和實(shí)用的空時自適應(yīng)處理算法之一。

EFA(Extended factored approach)的基本原理是將f-STAP的N×K維自適 應(yīng)濾波問題轉(zhuǎn)換為K個獨(dú)立的P×N維自適應(yīng)處理問題，其中N是天線數(shù)，K是 脈沖數(shù)，P是整數(shù)，且P>1。因此，根據(jù)RMB準(zhǔn)則(RMB準(zhǔn)則確定了估計(jì)雜波加 噪聲協(xié)方差矩陣的數(shù)據(jù)，均勻樣本越多估計(jì)出來得協(xié)方差矩陣越好，我們利用 協(xié)方差矩陣計(jì)算STAP權(quán)矢量的性能也就越好)，所需的均勻訓(xùn)練樣本數(shù)量會減 少到2PN。此外，EFA的計(jì)算量會減少，實(shí)際應(yīng)用性也會提高。但是如果均勻訓(xùn) 練樣本數(shù)不夠，特別是在大型天線陣列的機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)中，將會大大降低EFA 的雜波抑制能力。

其實(shí)，現(xiàn)代雜波協(xié)方差矩陣的完全對稱性通常是作為先驗(yàn)知識來增加準(zhǔn)確 的雜波協(xié)方差矩陣估計(jì)訓(xùn)練樣本數(shù)。它最初應(yīng)用于通信，Tong等人將其對稱性 的特性應(yīng)用擴(kuò)展到Per-EFA中，結(jié)果表明，所需的訓(xùn)練樣本數(shù)量有所減少。在 訓(xùn)練樣本有限的場景中，Per-EFA被驗(yàn)證為一種有效的算法。然而，自適應(yīng)處理 中的Per-EFA的計(jì)算成本并沒有降低，并且在具有大型空域自由度(DoF)較大 的機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)中仍需大量的訓(xùn)練樣本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題或缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種基 于對稱協(xié)方差矩陣的雜波抑制方法，該方法能夠降低計(jì)算成本和后多普勒自適 應(yīng)處理中訓(xùn)練樣本數(shù)的要求，且在大型天線機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)訓(xùn)練樣本收斂速度和 計(jì)算方面具有一定的優(yōu)越性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種雜波加噪聲信號的協(xié)方差矩陣的計(jì)算方法，包括以下步驟：

步驟1，機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)天線發(fā)射信號，信號被地面上多個距離環(huán)中的雜波 散射點(diǎn)反射，機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)天線接收到多個回波信號y；回波信號y包括雜波 信號z和噪聲信號n；

步驟2，對每個回波信號y分別進(jìn)行多普勒濾波，分別得到多個多普勒通道 下的多普勒濾波后的回波信號；

步驟3，在多個距離環(huán)中選取與待檢測距離環(huán)處于設(shè)定距離范圍內(nèi)的距離環(huán) 作為估計(jì)距離環(huán)；

步驟4，對步驟3選取的所有估計(jì)距離環(huán)對應(yīng)的同一多普勒通道下的多普勒 濾波后的回波信號進(jìn)行協(xié)方差估計(jì)，得到該多普勒通道下的初步協(xié)方差矩陣；

步驟5，基于步驟4得到的每個多普勒通道下的初步協(xié)方差矩陣，采用公式 (1)計(jì)算每個多普勒通道下的雜波加噪聲信號的協(xié)方差矩陣：