[發明專利]低復雜度MIMO雷達SR STAP海雜波抑制方法

在審

• 申請號: 202210178947.6
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114609607A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 王偉;胡子英;蒲治偉;吳凡;黃平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42;G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供低復雜度MIMO雷達SR STAP海雜波抑制方法，本發明中首先通過降維處理將高維MIMO雷達STAP回波分解為空域和時域內的兩個低維子模型，借此降低了測量矩陣的行、列維度，同時，空域的陣元排布與時域的采樣序列均采用了互質結構，可以保證子模型的自由度滿足海雜波秩的需求，還可以有效節省采樣的成本消耗。另一方面，在稀疏優化問題中引入了先驗矩陣因子和折衷因子，同時對NP難的優化問題進行松弛處理，繼而借助增廣拉格朗日函數進行迭代求解。通過合理調整因子的權值可以約束算法向著正確方向收斂，以較少的迭代次數快速獲取雜波頻譜，從而快速構造自適應濾波器，最終實現MIMO雷達高效的海雜波抑制。

技術領域

本發明屬于輸入多輸出雷達信號處理技術領域，具體涉及低復雜度MIMO雷達SRSTAP海雜波抑制方法。

背景技術

隨著對海洋資源的深入研究和探索，對海洋目標進行實時監視和精確檢測的需求越來越高。憑借可靠的探測性能，雷達成像技術在該領域得到了廣泛的發展。然而，海面存在大量的雜波干擾，雷達探測成像結果會被其嚴重惡化，甚至目標信號會被完全湮沒。為此，傳統研究中結合雷達圖像分析了海雜波分布的統計特性，并基于恒虛警檢測技術、正交投影、斜投影等方法抑制雜波干擾并提取目標信號。然而，檢測閾值通常由理論分析所用的近似統計模型來確定，如K分布、Gamma分布等模型，而由于海面運動的非平穩性，理論的閾值往往與實際存在較大偏差，因此在濾波后會有部分雜波信號殘留，導致雷達虛警率和漏警率升高。

在相關研究(Z.Xin,G.Liao,Z.Yang,Y,et al.“A deterministic sea clutterspace-time model based on physical sea surface,”IEEE Trans.Geosci.RemoteSens.,vol.54,no.11,pp.6659-6673,2016.)(M.McDonald and D.Cerutti-Maori.“Coherent radar processing in sea clutter environment,part 1:Modelling andpartially adaptive STAP performance,”IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.,vol.52,no.4,pp.1797-1817,2016.)中，STAP技術憑借優越的性能受到了越來越多的關注，利用海雜波與目標空時頻譜的特征差異可以實現更有效的雜波抑制。由此，一系列基于STAP技術的海雜波抑制方法被相繼提出。然而，STAP濾波器的性能依賴于大量的獨立同分布(Independently identically distributed,IID)參考樣本，由于海面運動的非線性與分平穩性，參考樣本間的海雜波特性難以保持一致，使得該類技術在海面等非均勻雜波場景中的應用受到限制。另一方面，在濾波過程中STAP方法對雜波協方差矩陣(Cluttercovariance matrix,CCM)取逆的運算復雜度也較高，這也在一定程度上難以保證雷達信號處理的實時性。后續研究中，如(L.Xie,Z.He,J.Tong,et al.“A recursive angle-Dopplerchannel selection method for reduced-dimension space-time adaptiveprocessing,”IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.,vol.56,no.5,pp.3985-4000,2020.)等，雖然提出了許多降維或降秩算法，可以有效地降低CMM的計算負擔，但是由于在構造自適應濾波器時依然需要大量的IID樣本，使得這些算法的適用性與精度得不到有效保證。