[發(fā)明專(zhuān)利]機(jī)載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)降維處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810456799.3
• 申請(qǐng)日: 2018-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108896963B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史江義;許志鵬;胡雪云;馬佩軍;員維維;陳琦璇;白永晨;汪滔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/02
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/02;G01S7/36
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專(zhuān)利中心 61205
• 代理人: 王品華

本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)降維處理方法，主要解決傳統(tǒng)空時(shí)自適應(yīng)處理方法需要訓(xùn)練樣本多，運(yùn)算復(fù)雜度高的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：1)利用多普勒三通道聯(lián)合自適應(yīng)處理方法對(duì)機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)接收到的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)及待檢測(cè)單元的空時(shí)導(dǎo)向矢量進(jìn)行預(yù)濾波處理，得到降維后的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)和降維后的待檢測(cè)單元的空時(shí)導(dǎo)向矢量；2)對(duì)降維后的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)和降維后的待檢測(cè)單元的空時(shí)導(dǎo)向矢量使用迭代相關(guān)相減結(jié)構(gòu)多級(jí)維納濾波器進(jìn)行最佳權(quán)矢量的求解；3)利用最佳權(quán)矢量作為濾波系數(shù)，對(duì)降維后的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)濾波處理，得到目標(biāo)信息數(shù)據(jù)。本發(fā)明運(yùn)算量小，數(shù)值穩(wěn)定性好，能增強(qiáng)雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，可用于機(jī)載雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)的探測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)降維處理方法，可用于機(jī)載雷達(dá)動(dòng)目標(biāo)的探測(cè)。

背景技術(shù)

機(jī)載相控陣?yán)走_(dá)以其作用距離長(zhǎng)、靈活度和可靠性高，并且能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)/區(qū)域進(jìn)行掃描/追蹤的優(yōu)點(diǎn)而用于偵察及監(jiān)控入侵目標(biāo)，在國(guó)防和民用建設(shè)方面起著舉足輕重的作用。由于機(jī)載雷達(dá)經(jīng)常工作在下視環(huán)境下，不僅需要面臨強(qiáng)大的地海雜波，而且載機(jī)的運(yùn)動(dòng)還會(huì)使雜波波譜展寬。除此之外，隱身飛機(jī)、電磁干擾和低空突防等技術(shù)的出現(xiàn)及日益惡劣的電磁環(huán)境嚴(yán)重影響著雷達(dá)的目標(biāo)搜索能力。因此，必須對(duì)接收的電磁能進(jìn)行雜波抑制和目標(biāo)增強(qiáng)，才能有效地識(shí)別目標(biāo)。

空時(shí)自適應(yīng)處理STAP是同時(shí)利用多個(gè)天線陣元和相干脈沖串采集到的信息進(jìn)行多維自適應(yīng)濾波，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)雜波對(duì)消的一種技術(shù)，其包括全STAP和降維STAP兩類(lèi)。全STAP雖然性能優(yōu)越，但是需要的訓(xùn)練樣本多，運(yùn)算資源消耗龐大，難以實(shí)現(xiàn)。降維STAP技術(shù)旨在保持雜波抑制性能接近全STAP技術(shù)的同時(shí)，降低運(yùn)算復(fù)雜度，是雷達(dá)信號(hào)處理在工程領(lǐng)域上的前沿和熱點(diǎn)技術(shù)。

西安電子科技大學(xué)在其申請(qǐng)的專(zhuān)利文獻(xiàn)“基于EFA與MWF的機(jī)載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)處理方法”(申請(qǐng)?zhí)?01610503844.7，公開(kāi)號(hào)105911527B)中公開(kāi)了一種基于EFA與MWF的機(jī)載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)處理方法，該專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)的方法通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波進(jìn)行加權(quán)快速傅里葉變換，得到空域降維后的回波空時(shí)矢量，進(jìn)而利用多級(jí)維納濾波器對(duì)回波空時(shí)矢量進(jìn)行自適應(yīng)處理，得到回波自適應(yīng)權(quán)矢量。該方法的不足是，傳統(tǒng)MWF方法數(shù)值穩(wěn)定性差，并且需要計(jì)算阻塞矩陣，運(yùn)算復(fù)雜度高，實(shí)時(shí)性差。

和潔在其發(fā)表的論文“降維自適應(yīng)陣列信號(hào)處理及其在MIMO雷達(dá)的應(yīng)用”(西安電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文2011.9)中提出了一種空時(shí)二維自適應(yīng)級(jí)聯(lián)降維準(zhǔn)最優(yōu)方法，該算法首先利用空時(shí)相鄰多波束STMB方法對(duì)空時(shí)信號(hào)進(jìn)行降維處理，降低雜波自由度，然后采用多級(jí)維納濾波器處理預(yù)處理輸出的信號(hào)，求解權(quán)向量。該方法的不足之處是，雖然STMB運(yùn)算量小，但是在空域存在較大陣元誤差時(shí)，雜波抑制性能差，而且多級(jí)維納濾波器需要求解阻塞矩陣，難以滿足實(shí)時(shí)性要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)自適應(yīng)降維處理方法，以解決傳統(tǒng)空時(shí)自適應(yīng)處理方法需要訓(xùn)練樣本多，運(yùn)算復(fù)雜度高和實(shí)時(shí)性差的問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本思路是：首先通過(guò)快速傅里葉變換FFT對(duì)空時(shí)快拍數(shù)據(jù)進(jìn)行變換域處理，每次選取3個(gè)相鄰的多普勒通道進(jìn)行局部濾波以縮小信號(hào)子空間的自由度，然后利用迭代相關(guān)相減結(jié)構(gòu)多級(jí)維納濾波器CSA-MWF，求解出最優(yōu)權(quán)矢量，得到目標(biāo)信息數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)步驟包括如下：

(1)對(duì)機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)接收到的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)x及待檢測(cè)單元的空時(shí)導(dǎo)向矢量s，使用多普勒三通道聯(lián)合自適應(yīng)處理3DT方法進(jìn)行預(yù)濾波處理，得到降維后的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)x_r和降維后的待檢測(cè)單元的空時(shí)導(dǎo)向矢量s_r；

(2)對(duì)降維后的空時(shí)快拍數(shù)據(jù)x_r和降維后的待檢測(cè)單元的空時(shí)導(dǎo)向矢量s_r，使用迭代相關(guān)相減結(jié)構(gòu)多級(jí)維納濾波器求解最佳權(quán)矢量w_r：

(2a)對(duì)迭代相關(guān)相減結(jié)構(gòu)多級(jí)維納濾波器初始化：