[發明專利]一種基于仿機載測量下的海雜波數據預處理方法

在審

• 申請號: 202011113819.0
• 申請日: 2020-10-17
• 公開（公告）號: CN112255595A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 萬晉通;尹雅磊;張玉石;張金鵬;黎鑫;趙鵬;許心瑜;夏曉云;李清亮;張浙東;李慧明;尹志盈;朱秀芹;李善斌
• 申請（專利權）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/40
• 代理公司: 青島博雅知識產權代理事務所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

1.一種基于仿機載測量下的海雜波數據預處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，解譯數據文件：

按照數據協議格式要求，將原始二進制數據文件進行十進制數據文件解譯，并給原始數據加入幅相補償值，得到三維數據矩陣，其中快時間維對應距離采樣點，慢時間維對應脈沖數，空域對應相位中心；

步驟2，選擇主瓣區域：

步驟21，結合雷達架設高度h、波束中心擦地角θ_gra，俯仰向波束寬度θ，確定距離采樣起始點對應的斜距為OA，見下式(1)，距離采樣終止點對應的斜距為OB，見下式(2)；

步驟22，計算仿機載測量下的系統自由度：系統自由度是空域自由度與時域自由度的乘積，空域自由度由空域采樣數目決定，時域自由度由時域采樣數目決定；

步驟23，根據RMB準則判斷選擇的主瓣區域中包含的距離門數目是否大于系統自由度的兩倍，若不滿足，需重新選擇主瓣區域中的距離采樣起始點和距離采樣終止點；

步驟3，處理區域均勻性檢測：

利用基于廣義內積的非均勻檢測算法檢測處理區域中包含的各距離單元的均勻性，具體步驟為：

步驟31，在步驟2選擇的主瓣區域中，選擇一無干擾的距離單元作為標準的海雜波距離單元，并計算其對應空時快拍X的協方差矩陣R₀，見下式(3)，其中E[·]表示求均值運算，H表示共軛轉置運算符：

R₀＝E[XX^H] (3)

步驟32，選定需要進行均勻性檢測的距離單元X_i，計算其空時快拍的廣義內積Z_i，見下式(4)：

步驟33，計算進行均勻性檢測的距離單元X_i對應的協方差矩陣R_i，且計算其廣義內積Z_i的均值，見下式(5)，其中trace(·)表示矩陣求跡運算：

步驟34，當步驟32中的廣義內積值Z_i和步驟33中的廣義內積均值E[Z_i]相近時，該樣本為均勻的，當訓練樣本的廣義內積值和均值偏離很大時，則認為該樣本是非均勻的；

步驟4，距離向衰減因子補償：

步驟41，選擇某一通道中的數據，將步驟2中選擇的起始距離門記為r₁，終止距離門記為r₂，利用多項式進行擬合，得到擬合曲線，其中幅度取對數，單位為dB；

步驟42，求取用于距離向補償的基準值，首先對多個通道的數據進行幅值平均；其次對已進行多通道間平均的數據進行多脈沖數據幅值平均；最后基于以上兩步，對得到的數據進行距離維的幅度平均，得到距離向補償基準值；

步驟43，結合擬合曲線中各距離單元對應值和步驟42得出的距離向補償基準值，計算各距離單元對應值和距離向補償基準值差值Δ(r)，則各距離單元對應的距離向補償值為10^-Δ(r)；

步驟44，根據步驟43中的距離向補償值，對各個脈沖進行距離維補償；

步驟45，循環上述步驟，對每個通道進行距離向衰減補償；

步驟5，快時間維數據脈壓處理：

步驟51，從數據幀頭信息中獲取線性調頻信號所采用的脈寬和帶寬信息，以此構建匹配濾波器的沖激響應函數；

步驟52，利用快時間維的時域信號與匹配濾波器的沖激響應函數進行卷積運算得到脈壓后的快時間維信號，或者采用快時間維的頻域信號與匹配濾波器沖激響應函數的頻域信號進行乘積運算，然后對得出的頻域結果進行逆傅里葉變換得到快時間維脈壓信號；

步驟6，空時協方差矩陣估計：

針對步驟2中選取的距離采樣起始點和距離采樣終止點，結合所選分析區域的海雜波均勻性檢測，確定用于估計空時協方差矩陣的距離單元數目為L，基于最大似然估計原理，估計空時協方差矩陣見下式(6)：

步驟7，求解特征譜和空時功率譜：

步驟71，基于步驟6估計得到的空時協方差矩陣對其進行特征分解，可以得到特征譜；

步驟72，根據下式(7)計算空時導向矢量，其中為直積運算，ψ為空間錐角，f_d為多普勒頻移，e為自然數，j＝sqrt(-1)，T為矩陣轉置運算符，時間導向矢量S_t和空域導向矢量S_s見下式(8)，其中N為陣列單元數目，d為陣列單元之間的間距，λ為雷達工作頻率對應的波長；

步驟73，依據下式(9)對空時協方差矩陣進行空時二維搜索，可以計算得到空時功率譜；