一种用于空时自适应处理的干扰目标检测方法技术

本发明专利技术提出一种用于空时自适应处理的干扰目标检测方法，解决传统非均匀检测器NHD剔除非均匀训练样本的性能受干扰目标影响的问题。步骤一、基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计，首先接收空时杂波数据模型，然后确定椭圆长球波函数与杂波数据的关系，最后基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计；步骤二、计算GIP的干扰目标检测统计量；步骤三、根据设定的门限值，剔除受干扰目标影响的非均匀训练样本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机载相控阵雷达杂波抑制
，涉及一种非均匀杂波环境下空时自适应处理中的干扰目标检测方法。
技术介绍
机载相控阵雷达能实现对地面运动目标的有效检测，不过处于下视工作状态的机载相控阵雷达将面临比地基雷达更为严重的地/海杂波问题。地/海杂波不仅分布范围广、强度大，而且呈现出很强的空时耦合特性。空时自适应处理(STAP)技术能充分利用空域和时域信息，对目标信号进行相干积累的同时，将自适应空域处理和自适应多普勒处理两者优势结合起来，在空时域联合自适应滤除杂波，能获得更好的主瓣杂波抑制性能，改善对慢速目标的检测；同时可以对受旁瓣杂波干扰的小目标进行有效的检测。STAP技术的基础是利用临近待检测距离门的多个训练样本对杂波协方差矩阵进行有效估计，然后计算自适应权值。另外，至少需要大于两倍系统自由度的均匀训练样本(与待检测距离门数据相互独立且同分布，即I. I. D条件)对协方差矩阵估计才能保证系统输出信杂噪比(SINR)损失相对于最优性能不超过3dB。但在非均匀杂波环境下，训练样本常常受到干扰目标的污染，从而造成协方差矩阵估计不准确，导致STAP杂波抑制性能严重下降。为了克服这种杂波非均匀性，在STAP中需要利用非均匀检测器NHD(Nonhomogeneity Detection)剔除训练样本集合中受干扰目标污染的非均勻样本。广义内积GIP (Generalized Inner Products)准则是一种常用的NHD方法,并用于某些特定场景的干扰目标检测。传统GIP方法在样本协方差矩阵估计准确的条件下，具有较强的干扰目标识别能力，能有效剔除含干扰目标的非均匀训练样本。不过目前的NHD算法对干扰目标的识别能力同样受到干扰目标的影响，譬如当强干扰目标存在训练样本集合中时，协方差矩阵估计存在误差，这将导致GIP方法性能急剧恶化；而且当多于一个干扰目标存在时，强干扰目标将会屏蔽GIP方法对弱干扰目标的检测，从而影响剔除受弱干扰目标污染的训练样本。
技术实现思路
本专利技术提出一种用于非均匀杂波环境中空时自适应处理的干扰目标检测方法，解决传统非均匀检测器NHD剔除非均匀训练样本的性能受干扰目标影响的问题，从而提高非均匀杂波环境下STAP算法的目标检测性能。本专利技术方法是通过下述技术方案实现的，包括以下步骤步骤一、基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计①接收空时杂波数据模型若将每个杂波距离环在方位角度Θ上分成N。个间隔为Λ θ = 2π/Ν。的杂波散射单元，那么第η个阵元的第m个脉冲的第i个杂波散射单元的杂波回波数据表示为权利要求1 .，其特征在于，包括以下步骤 步骤一、基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计 ①接收空时杂波数据模型 若将每个杂波距离环在方位角度Θ上分成N。个间隔为Λ Θ = 2 /N。的杂波散射单元，那么第η个阵元的第m个脉冲的第i个杂波散射单元的杂波回波数据表示为全文摘要本专利技术提出，解决传统非均匀检测器NHD剔除非均匀训练样本的性能受干扰目标影响的问题。步骤一、基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计，首先接收空时杂波数据模型，然后确定椭圆长球波函数与杂波数据的关系，最后基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计；步骤二、计算GIP的干扰目标检测统计量；步骤三、根据设定的门限值，剔除受干扰目标影响的非均匀训练样本。文档编号G01S7/36GK102879767SQ201210223768公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日专利技术者杨小鹏, 刘永旭, 龙腾, 曾涛 申请人:北京理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于空时自适应处理的干扰目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计①接收空时杂波数据模型若将每个杂波距离环在方位角度θ上分成Nc个间隔为Δθ＝2π/Nc的杂波散射单元，那么第n个阵元的第m个脉冲的第i个杂波散射单元的杂波回波数据表示为其中n＝0,1，...,N？1,m＝0,1，...,M？1，N为雷达天线阵元数目，M为发射脉冲数目；θ和表示杂波散射单元的方位角和俯仰角；和ft＝βfs分别为归一化空间频率和多普勒频率，其中β＝2vTr/d为杂波谱的斜率，d为阵元间距，v为载机飞行速度，fr为脉冲重复频率（PRF），Tr=1/fr为脉冲重复时间，ai(θ)为杂波散射单元的回波信号复幅度；每个距离环上的杂波回波为Nc个在空间上相互独立的杂波散射源响应之和yc=Σi=1Ncaic(fs,i,ft,i)---(2)其中为第i个杂波散射单元的空时导向矢量，c(fs,i)为N×1维的空间导向矢量，c(ft,i)为M×1维时间导向矢量，即c(fs,i)=[1,exp(j2πfs,i),...,exp(j2π(N-1)fs,i)]Tc(ft,i)=[1,exp(j2πft,i),...,exp(j2π(M-1)ft,i)]T---(3)相应地，杂波协方差矩阵计算如下R=E[ycycH]=Σi=1Ncξc,iciciH---(4)其中ξc，i表示第i个杂波散射单元的方差；②确定椭圆长球波函数与杂波数据的关系椭圆长球波函数ψk(x),0≤k≤∞的持续时间0≤x≤X是有限的，并满足正交特性∫0Xψk(x)ψm*(x)dx=δkm---(5)其中持续时间为X＝N？1+β(M？1)，根据椭圆长球波函数的性质，形如式(1)的连续函数ci(x)=ej2πfs,ix表示为c(x;fs,i)≈Σk=1rcαi,kψk(x)---(6)其中αi,k=∫0Xc(x;fs,i)ψk*(x)dx,杂波子空间的秩为因此式(1)中看做为函数的第k个采样值，0≤x≤X；函数ci(x)的NM个采样位置用集合Ξ，即x∈Ξ＝{n+βm}由于频率fs.i和持续时间X都是有限的，其中？0.5≤fs.i≤0.5，所以函数ci(x)是时限？带限函数，将其单边带宽记为W＝0.5，时宽记为X；则第i个杂波散射单元的空时导向矢量ci利用rc个非均匀采样的椭圆长球波函数的线性组合表示ci=Σk=1rcαi,kuk---(7)其中uk表示椭圆长球波函数ψk(n+βm)构成的基向量；③基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计将式(5)带入式(4)得到基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计Rpswf=Σi=1Ncξc,iciciH(8)=Σi=1Ncξc,i(Σk=1rcαi,kuk)(Σt=1rcαi,tut)H进一步计算得到Rpswf=Σk=1rcΣt=1rcΣi=1Ncξc,iαi,kαi,t*ukutH---(9)=Σk=1rcΣt=1rcηk,tukutH其中ηk,t=Σi=1Ncξc,iαi,kαi,t*,(·)*表示共轭运算；对向量{uk}进行Gram？Schmidt正交化得到正交基向量{qk}，式(9)表示为Rpswf=Σk=1rcΣt=1rcηk,tqkqtH=QΣQH---(10)其中表示正交化之后基向量构成的矩阵，矩阵Σ是一个rc×rc维的非负正定Hermitian矩阵，矩阵中元素为步骤二、计算GIP的干扰目标检测统计量；假定训练样本集合为Ω＝{x(l)，l＝1,2,...,L}，则GIP检测统计量定义为γl=xH(l)Rpswf-1x(l)=|Rpswf-1/2x(l)|2---(11)GIP检测统计量为样本数据经白化滤波器白化后的矢量内积，其均值为E(γl)=E[xH(l)Rpswf-1x(l)](12)=trace{Rpswf-1E[x(l)xH(l)]}当待检测训练样本是均匀的，白化滤波器将训练样本有效白化，其GIP检测统计量的均值为确...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小鹏，刘永旭，龙腾，曾涛，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：