[發(fā)明專利]基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)載雷達(dá)非均勻雜波抑制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011340629.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN112612006B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段克清;李想;楊興家;謝洪途
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/292
• 分類號(hào): G01S7/292;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

本發(fā)明提供一種基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)載雷達(dá)非均勻雜波抑制方法，包括：構(gòu)建機(jī)載雷達(dá)陣元級(jí)雜波模型，生成各距離門空時(shí)數(shù)據(jù)集和雜波協(xié)方差矩陣數(shù)據(jù)集；構(gòu)建深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，利用生成初始MVDR譜集合作輸入數(shù)據(jù)集；將生成MVDR譜集合作輸出數(shù)據(jù)集，對(duì)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的待檢測(cè)距離門相鄰的nsubgt;2/subgt;份距離門數(shù)據(jù)估計(jì)得到雜波MVDR空時(shí)譜，輸入深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)得到空時(shí)二維雜波譜；并結(jié)合空時(shí)導(dǎo)向字典重構(gòu)待檢測(cè)距離門數(shù)據(jù)的雜波協(xié)方差矩陣，結(jié)合目標(biāo)空時(shí)導(dǎo)向矢量得到空時(shí)自適應(yīng)權(quán)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)載雷達(dá)待檢測(cè)距離門數(shù)據(jù)進(jìn)行雜波抑制和目標(biāo)積累處理；再進(jìn)行恒虛警處理，完成對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)在實(shí)際非均勻條件下對(duì)雜波進(jìn)行有效抑制，具有樣本需求少、工程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于深度學(xué)習(xí)的機(jī)載雷達(dá)非均勻雜波抑制方法、機(jī)載雷達(dá)、存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

目前，以空中飛行的飛機(jī)為載體，對(duì)低空或超低空飛行目標(biāo)的可視距離要比地基雷達(dá)遠(yuǎn)的多，大大增加了雷達(dá)所提供的預(yù)警時(shí)間和監(jiān)控范圍，且可靈活、快速地部署在需要的地方，因此機(jī)載雷達(dá)在預(yù)警、探測(cè)、警戒、偵察及精確打擊等領(lǐng)域發(fā)揮了其它傳感器不可替代的作用，成為我國(guó)打贏未來(lái)高技術(shù)條件下局部戰(zhàn)爭(zhēng)制勝的關(guān)鍵。

由于工作于下視狀態(tài)，機(jī)載雷達(dá)面臨比地基雷達(dá)更為嚴(yán)重的地(海)雜波問題，而且其雜波分布范圍廣、強(qiáng)度大，尤其在丘陵和山區(qū)地帶，雜波強(qiáng)度可達(dá)60-90dB；同時(shí)，由于載機(jī)運(yùn)動(dòng)，不同方向的地(海)雜波相對(duì)于載機(jī)的速度不同，使雜波譜大大展寬，從而導(dǎo)致目標(biāo)常淹沒在雜波中，目標(biāo)檢測(cè)能力受到嚴(yán)重影響，因此雜波抑制問題成為機(jī)載雷達(dá)必須解決的問題。

目前主要采用空時(shí)自適應(yīng)處理(STAP)技術(shù)通過在空域時(shí)域聯(lián)合自適應(yīng)濾波來(lái)抑制雜波，已經(jīng)成為目前機(jī)載雷達(dá)抑制雜波最為有效和關(guān)鍵的技術(shù)。然而，空時(shí)自適應(yīng)權(quán)值計(jì)算所需要的待檢測(cè)距離單元的雜波協(xié)方差矩陣是未知的，因此需由該距離單元相鄰距離單元的雜波數(shù)據(jù)(訓(xùn)練樣本)經(jīng)最大似然估計(jì)得到。據(jù)已有準(zhǔn)則，確保雜波抑制性能損失小于3dB以內(nèi)所需最小均勻訓(xùn)練樣本數(shù)為兩倍的系統(tǒng)自由度。

在實(shí)際雜波環(huán)境中，地理環(huán)境的空間變化(如海陸交界、平原與山地交界、城鄉(xiāng)交界、植被)、人造的孤立強(qiáng)點(diǎn)(如橋梁、電線桿、市中心、鐵塔、角反射器)固定雜波等都會(huì)導(dǎo)致雜波功率在距離上產(chǎn)生明顯的變化。在這種復(fù)雜地貌環(huán)境下，雜波功率通常沿距離變化而發(fā)生變化，使得用于估計(jì)雜波協(xié)方差矩陣的均勻訓(xùn)練樣本數(shù)嚴(yán)重不足，估計(jì)得到的雜波協(xié)方差矩陣與真實(shí)雜波協(xié)方差矩陣之間存在較大誤差，從而導(dǎo)致機(jī)載雷達(dá)雜波抑制性能顯著降低。

同時(shí)解決以上問題的方式有三大類，具體如下：

第一類是功率選擇訓(xùn)練法(PST)，即利用非自適應(yīng)或自適應(yīng)的方法來(lái)選擇功率較強(qiáng)的距離單元作為訓(xùn)練樣本，估計(jì)雜波協(xié)方差矩陣，從而形成理想的雜波抑制凹口來(lái)抑制雜波。然而，由于雜波在距離上的相關(guān)性隨距離增大而降低，采用這種方法選取的強(qiáng)雜波訓(xùn)練區(qū)域，如果距待檢測(cè)距離單元較遠(yuǎn)，則由于其相關(guān)性較差而大大削弱雜波抑制能力。

第二類是直接數(shù)據(jù)域法(DDD)，即僅利用待檢測(cè)距離單元數(shù)據(jù)通過平滑后形成多個(gè)樣本來(lái)估計(jì)雜波協(xié)方差矩陣。該方法無(wú)需利用除待檢測(cè)距離單元外其它距離單元數(shù)據(jù)作為樣本，因此避免了由雜波非均勻帶來(lái)的一系列問題。然而，平滑處理會(huì)導(dǎo)致較大的孔徑損失。此外，由于要提前濾除待檢測(cè)距離單元的目標(biāo)信號(hào)，因此在存在陣元誤差和通道誤差等情況下，會(huì)發(fā)生由目標(biāo)信號(hào)濾除不徹底引起的目標(biāo)相消問題。