一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于雷达信号处理领域，公开了一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法及系统，该方法包括：获取空时快拍信号，根据空时快拍信号构造虚拟空时快拍信号，根据降维转换矩阵对该虚拟空时快拍信号进行降维处理，得到虚拟降维空时快拍信号，计算虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵，根据虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵获取虚拟降维STAP滤波器，以使虚拟降维STAP滤波器输出杂波抑制后的信号。该方法使用降维转换矩阵将虚拟空时快拍信号进行降维处理，降维转换矩阵将空时快拍信号中的参数维度进行下降，从而降低了计算复杂度，同时降低了独立同分布训练样本个数，提高了算法收敛性。

A Method and System for Improving Clutter Suppression Performance of Airborne Radar

The invention belongs to the field of radar signal processing, and discloses a method and system for improving the clutter suppression performance of airborne radar. The method includes acquiring space-time snapshot signal, constructing virtual space-time snapshot signal according to space-time snapshot signal, and dimension reduction processing of the virtual space-time snapshot signal according to dimension reduction conversion matrix. The covariance matrix of the virtual dimension-reduced space-time snapshot signal is calculated, and the virtual dimension-reduced STAP filter is obtained according to the covariance matrix of the virtual dimension-reduced space-time snapshot signal, so that the virtual dimension-reduced STAP filter can output the signal after clutter suppression. In this method, the dimensionality reduction matrix is used to process the virtual space-time snapshot signal, and the dimensionality reduction matrix reduces the dimensionality of the parameters in the space-time snapshot signal, thus reducing the computational complexity, reducing the number of independent and identically distributed training samples and improving the convergence of the algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法及系统
本专利技术涉及雷达信号处理领域，尤其涉及一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法及系统。
技术介绍
空时自适应处理(Space-TimeAdaptiveProcessing，STAP)是机载雷达杂波抑制的关键技术，在提高机载杂波抑制质量过程中，关键在于提高空时自适应处理效率。传统的空时自适应处理技术均是利用在均匀的线性阵列机载雷达中，但是均匀线性阵列情形下，通过增加阵元数实现雷达系统的高分辨率与准确率，需大量的硬件支持和较高的成本，而稀疏阵列通过稀疏配置阵元可实现较大的孔径而不用增加额外的阵元，即稀疏阵列不用增加相应的成本可实现较好的性能。因此，稀疏阵列在雷达中的运用也越来越广泛，然而稀疏阵列的欠采样特性又会导致基于采样矩阵求逆算法用于机载雷达时杂波抑制性能严重下降。为了解决稀疏阵列的欠采样问题，现有技术中采用基于差集的相关算法，如阵列-脉冲联合互质的角度-多普勒估计算法，嵌套阵列的全维空时自适应处理算法，最小冗余阵列空时自适应处理算法，基于杂波频谱稀疏性的空时自适应处理算法等。但上述算法中存在收敛缓慢和计算复杂度高的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法及系统，用于解决现有技术在抑制机载雷达杂波时存在收敛慢和计算复杂度高的技术问题。为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法，所述方法包括：获取空时快拍信号；根据所述空时快拍信号构造虚拟空时快拍信号；根据降维转换矩阵对所述虚拟空时快拍信号进行降维处理，得到虚拟降维空时快拍信号；计算所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵；根据所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵获取虚拟降维空时自适应处理STAP滤波器，以使所述虚拟降维STAP滤波器输出杂波抑制后的信号。本专利技术第二方面提供一种提高机载雷达杂波抑制性能的系统，所述系统包括：获取模块，用于获取空时快拍信号；构建模块，用于根据所述空时快拍信号构造虚拟空时快拍信号；降维处理模块，用于根据降维转换矩阵对所述虚拟空时快拍信号进行降维处理，得到虚拟降维空时快拍信号；计算模块，用于计算所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵；转换模块，用于根据所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵获取虚拟降维空时自适应处理STAP滤波器，以使所述虚拟降维STAP滤波器输出杂波抑制后的信号。从上述技术方案可知，一方面，该方法使用降维转换矩阵将虚拟空时快拍信号进行降维处理，降维转换矩阵将快拍信号中的参数维度进行下降，从而降低了计算复杂度，同时降低了独立同分布训练样本个数，提高了算法收敛性；另一方面，该技术方案最后获取到虚拟降维STAP滤波器，该虚拟降维STAP滤波器降低计算复杂度，也提高了机载雷达在样本数较少情况下的杂波的抑制性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法的流程示意图；图2为不同降维多普勒通道与输出信干噪比的关系示意图；图3为输出信干噪比与快拍数的关系示意图；图4为输出信干噪比与不同多普勒频率的关系示意图；图5为本专利技术实施例提供的一种提高机载雷达杂波抑制性能的系统的结构示意图；图6为获取模块的细化模块的结构示意图；图7为转换模块的细化模块的结构示意图；图8为本专利技术另一实施例提供的计算设备的结构示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。由于现有技术中在抑制机载雷达杂波时存在收敛慢、计算成本高和计算复杂度高的技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种在样本数较少情况下提高机载雷达杂波抑制性能的方法。请参阅图1，为本专利技术实施例提供的一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法的流程示意图，该方法包括：步骤101、获取空时快拍信号。具体地，获取互质阵列机载雷达中的待测距离单元的回波互质阵列空时快拍信号，根据该互质阵列空时快拍信号获取互质阵列空时快拍信号的协方差矩阵。在本专利技术实施例中，该方法具体用在互质阵列机载雷达中，互质阵列机载雷达天线为互质阵列，互质阵列机载雷达天线包括N个接收阵元，N个接收元由两个均匀线性阵列组成，一个线性阵列带有2N1传感器，传感器间距为N2d0，另一个线性阵列带有N2传感器，传感器间距为N1d0。该雷达在一个相干处理单元内发射M个脉冲。在M个脉冲内雷达获取的某个待测距离单元的雷达回波信号，该信号为空时快拍信号，在无目标信号情况下的互质阵列空时快拍信号xu具体可以用下式表示：其中，矩阵是NM×Nc维理想的空时快拍信号的导向矩阵，为空时快拍的导向矢量，Nc为给定范围的静态独立杂波片个数。向量s＝[rc,1,rc,2,...,rc,Nc]T是Nc×1维的杂波信号的矢量，rc,i是每一个杂波片的复幅度，n为热噪声。在获取了互质阵列空时快拍信号之后，还获取该互质阵列空时快拍信号的协方差矩阵。具体地，根据协方差矩阵获取算法获取该互质阵列空时快拍信号的协方差矩阵，该协方差矩阵获取算法具体如下：其中，R为互质阵列空时快拍信号xu的协方差矩阵，p＝[r2c,1,r2c,2,...,r2c,Nc]T是Nc×1维的向量，P为p对角化后的对角矩阵，是热噪声的功率，INM是NM×NM维的单位矩阵。需要说明的是，获取的互质阵列空时快拍信号xu是在无目标信号情况下的空时快拍信号，在有目标信号情况下，NM×1维的空时快拍信号x具体可以用下式表示：x＝av(fd,fs)+xu其中，a是复幅度，fd为正则化多普勒频率，fs为目标回波信号空间频率，NM×1维向量为空时快拍导向矢量，b(fd)为M×1维的时域导向矢量，a(fs)为N×1维的空域导向矢量，其中，b(fd)和a(fs)可用下式表示：此时，xu可以表示为有目标信号情况下的NM×1维的干扰信号。步骤102、根据空时快拍信号构造虚拟空时快拍信号。具体地，根据上一步骤获取的互质阵列空时快拍信号在虚拟域构建虚拟空时快拍信号。在本专利技术实施例中，构建虚拟空时快拍信号的虚拟域维数为NvMv×1维，根据获取的互质阵列空时快拍信号xu构建虚拟域的空时快拍信号，NvMv×1维虚拟空时快拍信号具体如下式：xv＝Vvs+nv其中，xv表示NvMv×1维的虚拟空时快拍信号，nv是虚拟域的热噪声，向量s是杂波信号的矢量，是NvMv×Nc维的虚拟空时快拍信号的导向矩阵，vv(fd,fs)是NvMv×1维的虚拟空时快拍的导向矢量。其中，需要说明的是，对于固定的脉冲重复周期，虚拟时域导向矢量bv(fd,i)与实际值b(fd)相同，是Mv×1维的时域导向矢量，为Nv×1维的空域导向矢量。进一步地，在获取了虚拟空时快拍信号后，可根据虚拟空时快拍信号获取该虚拟空时快拍信号的协本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法，其特征在于，所述方法包括：获取空时快拍信号；根据所述空时快拍信号构造虚拟空时快拍信号；根据降维转换矩阵对所述虚拟空时快拍信号进行降维处理，得到虚拟降维空时快拍信号；计算所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵；根据所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵获取虚拟降维空时自适应处理STAP滤波器，以使所述虚拟降维STAP滤波器输出杂波抑制后的信号。

【技术特征摘要】
1.一种提高机载雷达杂波抑制性能的方法，其特征在于，所述方法包括：获取空时快拍信号；根据所述空时快拍信号构造虚拟空时快拍信号；根据降维转换矩阵对所述虚拟空时快拍信号进行降维处理，得到虚拟降维空时快拍信号；计算所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵；根据所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵获取虚拟降维空时自适应处理STAP滤波器，以使所述虚拟降维STAP滤波器输出杂波抑制后的信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取空时快拍信号的步骤包括：获取互质阵列机载雷达中的待测距离单元的回波互质阵列空时快拍信号；根据所述互质阵列空时快拍信号获取互质阵列空时快拍信号的协方差矩阵。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述空时快拍信号构造虚拟空时快拍信号之后，所述方法还包括：根据所述虚拟空时快拍信号获取所述虚拟空时快拍信号的协方差矩阵。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述虚拟降维空时快拍信号的协方差矩阵获取虚拟降维STAP滤波器的步骤包括：根据滤波器计算方法计算所述虚拟降维STAP滤波器的权矢量；根据所述权矢量计算所述虚拟降维STAP滤波器的输出空时快拍信号，以使所述虚拟降维STAP滤波器输出高杂波抑制性能的信号。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述虚拟降维STAP滤波器为虚拟降维样本协方差矩阵求逆STAP滤波器和虚拟降维主分量分析STAP滤波器中的任意一个；所述虚拟降维样本协方差矩阵求逆STAP滤波器根据虚拟降维样本协方差求逆算法对所述虚拟降维空时快拍信号进行滤波；所述虚拟降维主分量分析STAP...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳召成，汪小叶，郑鑫博，黄建军，姜梅，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44