[發(fā)明專利]非高斯噪聲下的干涉陣列米波雷達(dá)及穩(wěn)健測高方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011516399.0
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112731303A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳根華;曾春花;莫振威;紀(jì)金程;羅曉萱;華有為;劉翠禎;江群爍
• 申請（專利權(quán)）人: 南昌工程學(xué)院
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S7/41;G01S13/44
• 代理公司: 成都方圓聿聯(lián)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本發(fā)明公開了非高斯噪聲下的干涉陣列米波雷達(dá)及穩(wěn)健測高方法與應(yīng)用，其中所述測高方法基于干涉陣列的分?jǐn)?shù)低階矩的協(xié)變矩陣，利用協(xié)變矩陣抑制低角目標(biāo)復(fù)雜多徑反射信號中的非高斯分布散射分量。由于協(xié)變矩陣保留了干涉陣列的流形結(jié)構(gòu)，可由協(xié)變矩陣和空間平滑技術(shù)實現(xiàn)目標(biāo)直達(dá)波和鏡面反射波的解相干，再由雙尺度酉ESPRIT算法實現(xiàn)穩(wěn)健低角目標(biāo)測高。本發(fā)明通過干涉陣列結(jié)構(gòu)擴(kuò)展雷達(dá)的俯仰孔徑，增加了基線自由度，同時通過分?jǐn)?shù)低階矩抑制復(fù)雜多徑信號中的非高斯散射分量，提高了米波雷達(dá)的低角測高性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及米波雷達(dá)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

米波雷達(dá)是反隱身、反輻射導(dǎo)彈等防空系統(tǒng)的重要組成部分，但米波雷達(dá)波束寬、定位精度低，如何提高其目標(biāo)分辨力與定位精度一直是米波雷達(dá)的重要研究課題，尤其是低仰角目標(biāo)測高。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)處于低仰角區(qū)時，寬波束照射目標(biāo)會出現(xiàn)打地，產(chǎn)生強(qiáng)熱雜波現(xiàn)象，或目標(biāo)經(jīng)由地(海)面反射會產(chǎn)生復(fù)雜多徑信號，嚴(yán)重展寬單脈沖的差波束寬度，使單脈沖測高產(chǎn)生較大誤差，甚至失效?；谏鲜銮闆r，現(xiàn)有技術(shù)主要研究了限制米波雷達(dá)低仰角測高性能的關(guān)鍵因素波束寬和復(fù)雜多徑信號，如通過超分辨法處理米波雷達(dá)波束寬的合成導(dǎo)向矢量法、空域濾波法等，以及復(fù)雜多徑信號模型的隨機(jī)擾動法等。但這些參數(shù)化測高方法嚴(yán)重依賴信號模型，信號模型的精確與否直接決定了算法的測高性能。

由Barton的多徑信號模型可知，復(fù)雜多徑信號可分為獨(dú)立的鏡面反射信號(Specular Component)和散射分量(Diffuse Component)，其中非高斯(Non-Gaussian)分布的散射分量難以精確建模，在工程應(yīng)用時常將其簡化為高斯白噪聲，因此降低了米波雷達(dá)的低角測高的穩(wěn)健性。

另一方面，也可通過增加陣列自由度以提高陣列分辨力，但其過程復(fù)雜、計算量高，而為了降低計算量將面陣轉(zhuǎn)換為線陣的行列合成技術(shù)又會極大地降低測高的自由度，從而限制米波雷達(dá)的測高精度與分辨力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種可實現(xiàn)擴(kuò)展陣列孔徑、增加陣列自由度、獲得高精度低仰角目標(biāo)高度的米波雷達(dá)干涉陣列結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提出一種干涉陣列米波雷達(dá)的穩(wěn)健測高的方法。

本發(fā)明提出干涉陣列米波雷達(dá)和/或測高方法的應(yīng)用。

本發(fā)明首先提供了如下的技術(shù)方案：

非高斯噪聲環(huán)境下干涉陣列米波雷達(dá)的穩(wěn)健測高方法，其包括以下步驟：

S1獲得干涉陣列的快拍數(shù)據(jù)；

S2計算干涉陣列的分?jǐn)?shù)低階矩的協(xié)變矩陣和/或協(xié)變系數(shù)矩陣；

S3對協(xié)變矩陣和/或協(xié)變系數(shù)矩陣進(jìn)行解相干與實值化處理；

S4對實值協(xié)變矩陣和/或協(xié)變系數(shù)矩陣進(jìn)行特征值分解獲取信號子空間；

S5由雙尺度酉ESPRIT算法估計目標(biāo)方向余弦的粗估計與精估計并自動配對；

S6對配對后的精估計進(jìn)行關(guān)聯(lián)法解模糊；

S7由解模糊的方向余弦精估計獲得目標(biāo)入射角和/或高度。

上述方案中，所述分?jǐn)?shù)低階矩是指系數(shù)為0-2內(nèi)的分?jǐn)?shù)階的協(xié)變矩陣。

根據(jù)本發(fā)明的一些具體實施方式，所述協(xié)變矩陣通過下式獲得：

其中，t＝1,2,…,N表示快拍采樣時刻、N表示快拍數(shù)，表示t時刻陣元快拍矢量，*表示復(fù)共軛，p表示階數(shù)，當(dāng)p＝2時，分?jǐn)?shù)低階矩就是常用的協(xié)方差，k、m表示陣元序號。

根據(jù)本發(fā)明的一些具體實施方式，所述協(xié)變系數(shù)矩陣通過下式獲得：