机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法技术

本发明专利技术属于机载MIMO雷达非自适应滤波技术领域，公开了机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法，首先构造机载MIMO雷达的杂波模型，获得决定杂波在角度-多普勒域分布轨迹的雷达波长、脉冲重复频率、雷达发射波形和机载速度等参数，并将这些参数作为先验信息用于机载MIMO空时二维脉冲相消器的设计。再使用设计的空时二维对消器对地杂波进行预滤波。使用本发明专利技术级联传统MTI的目标检测性能比没有进行预滤波的传统MTI有明显改善。使用本发明专利技术预滤波后级联空时自适应算法提前有效的抑制大部分杂波功率并改善算法性能。本发明专利技术不仅适用于正侧视雷达，也同样适用于斜视雷达。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于机载MIMO雷达非自适应滤波
，公开了机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法，首先构造机载MIMO雷达的杂波模型，获得决定杂波在角度-多普勒域分布轨迹的雷达波长、脉冲重复频率、雷达发射波形和机载速度等参数，并将这些参数作为先验信息用于机载MIMO空时二维脉冲相消器的设计。再使用设计的空时二维对消器对地杂波进行预滤波。使用本专利技术级联传统MTI的目标检测性能比没有进行预滤波的传统MTI有明显改善。使用本专利技术预滤波后级联空时自适应算法提前有效的抑制大部分杂波功率并改善算法性能。本专利技术不仅适用于正侧视雷达，也同样适用于斜视雷达。【专利说明】机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法
本专利技术属于机载MMO雷达非自适应滤波
，特别涉及机载MM0(Multiple-Input-Multiple-Output)雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法，具体说是通过对 机载MMO雷达杂波模型进行分析，将从中获取的先验知识来辅助设计机载MMO雷达杂波 非自适应滤波空时二维对消器，用于MMO雷达杂波的预处理。
技术介绍
从20世纪中期至今，雷达技术蓬勃发展，一大批有重要影响的新技术和新理论不 断涌现。多输入多输出技术使雷达系统能够通过时间-能量管理技术实现的同时照射多个 独立宽波束，作为一种全新的雷达体制越来越多的应用到雷达中。在2003年到2004年在 一些重要的国际会议上，MMO雷达的概念正式被提出。为了提高处理维数、充分利用首发 孔径和提高角分辨率，MIMO雷达采用的多信号同时发射和接收，同时，多信号之间可以是时 域、空域或极化域分离的。为了改善目标雷达截面积（RCS,RadarCrossSection)的起伏、 提高雷达的目标检测性能和空间分辨力，稳定回波平均接收的能量，MMO雷达利用了目标 散射的空间分集引起的回波信号去相关特性。 随着现代科学技术的不但发展，高精尖武器和先进战机不断问世。由于传统的地 基雷达受到地球曲率的限制，出现雷达盲区，难以探测到低空和超低空飞行以及远距离的 敌机和导弹，而机载预警雷达系统（AirborneEarlyWarning,AEW)的出现则有效的克服了 这些问题。机载预警雷达以预警机为平台，以较高的飞行高度克服了传统地基雷达的限制， 同时机载预警雷达具有更强的生存能力。但是，为了探测低空飞行目标和地面动目标，机载 雷达的工作状态多为下视，因此，机载预警雷达的性能受到地杂波的强烈影响。由于地杂波 分布广泛，种类繁多，同时由于机载预警雷达处在运动状态，地杂波的空时偶合特性会非常 复杂，会产生极宽的杂波谱。这会大大增加目标检测的难度。 为了更好的抑制地杂波，提高雷达探测性能和目标分辨率，机载MMO雷达应运而 生。由于MMO雷达多发多收特性，有很高的自由度可以利用，因此MMO雷达可以有效的抑 制杂波。同时，MIMO雷达可以通过发射-接收联合自适应波束形成来对进入主瓣的多径杂 波实现有效的抑制。但是，MMO雷达也有明显不足，MIMO雷达的高自由度尽管可以有效的 抑制杂波，但是却需要大量的样本，而在空时自适应处理中，样本数是极少的，同时，这也带 来了高额的计算复杂度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出机载MMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法， 本专利技术中，首先建立机载MMO平台杂波模型，获取雷达工作参数，并利用雷达工作参数设 计机载MIMO雷达非自适应空时二维对消器的滤波器，使用该滤波器可以对地杂波进行有 效的预滤波。该专利技术与MMOSTAP(空时自适应处理方法）级联使用可以明显降低MMO STAP所需要的样本数并降低计算复杂度，同时，本专利技术与传统MTI(动目标显示，Moving TargetIndication)方法级联使用可以有效的提高机载MIMO雷达性能。 为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。 机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法包括以下步骤： 步骤1，利用机载MMO雷达的发射阵列发射信号，利用机载MMO雷达的接收阵 列接收回波信号；将机载MMO雷达的待检测距离单元表示为第10个距离单元，得出机载 MMO雷达的第k个脉冲的待检测距离单元的杂波匹配滤波信号的主瓣杂波,k= 0, 1，…，K-I，K为机载MMO雷达接收信号的脉冲数； 步骤2,得到机载MMO雷达的第k个脉冲的待检测距离单元的主瓣杂波信号矢量 vk, ?vec( ?)表示列矢量化处理；令vk =ADkbk,其中，A表示空域导向矢 量矩阵，Dk表示机载MMO雷达的第k个脉冲对应的多普勒矩阵，bk表示机载MMO雷达的 第k个脉冲对应的散射单元回波幅度矢量； 步骤3,得出机载MMO雷达的第k+1个脉冲的待检测距离单元的主瓣杂波信号矢 量 【权利要求】1. 机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤1，利用机载MMO雷达的发射阵列发射信号，利用机载MMO雷达的接收阵列 接收回波信号；将机载MMO雷达的待检测距离单元表示为第Itl个距离单元，得出机载 MMO雷达的第k个脉冲的待检测距离单元的杂波匹配滤波信号的主瓣杂波^^y，k = 0，1，? ? .，K-LK为机载MMO雷达接收信号的脉冲数； 步骤2,得到机载MMO雷达的第k个脉冲的待检测距离单元的主瓣杂波信号矢量vk， Vf = VecC^(Z0))，vec( ?)表示列矢量化处理；令vk = ADkbk,其中，A表示空域导向矢量 矩阵，Dk表示机载MMO雷达的第k个脉冲对应的多普勒矩阵，bk表示机载MMO雷达的第k 个脉冲对应的散射单元回波幅度矢量； 步骤3,得出机载MMO雷达的第k+1个脉冲的待检测距离单元的主瓣杂波信号矢量 vk+1，v,+J = AD,+Jbt+1 = ADDA_b, ，6 =福?約)肩(％)，…，^(?)] ? 其中， -g表示以碑(?)，埤(朽)，…，(?)作为主对角线元素 而构成的对角矩阵，碑(?)表示与机载MMO雷达第1个脉冲的待检测距离单元对应的第i 个散射单元的多普勒相位；建立空时二维对消器的代价函数：其中，P表示待求解的空时二维对消器的系数矩阵，P是大小为匪X匪的矩阵，Il ? IIf为 Frobenius 范数； 对上述代价函数进行求解即可得出空时二维对消器的系数矩阵P，得出大小为 NM(K-I) XNMK 的矩阵 f，其中，Inm表示大小为匪X匪的单位矩阵； 步骤4,根据机载MMO雷达的接收阵列接收的回波信号，得出目标回波信号、以及与所 述回波信号对应的权矢量矩阵；利用矩阵P对目标回波信号进行预滤波处理，得出预滤波 后的目标回波信号；利用矩阵f对所述回波信号对应的权矢量矩阵进行预滤波处理，得出 预滤波后的权矢量矩阵；利用预滤波后的权矢量矩阵对预滤波后的目标回波信号进行加权 处理，得出杂波抑制后的目标回波信号。2. 如权利要求1所述的机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法，其特征 在于，所述步骤1的具体子步骤为： (I. 1)载机匀速飞行，载机速度为V，载机偏航角为1? ?载机方位角为费，载机本文档来自技高网...

【技术保护点】
机载MIMO雷达非自适应杂波预滤波空时二维对消方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用机载MIMO雷达的发射阵列发射信号，利用机载MIMO雷达的接收阵列接收回波信号；将机载MIMO雷达的待检测距离单元表示为第l0个距离单元，得出机载MIMO雷达的第k个脉冲的待检测距离单元的杂波匹配滤波信号的主瓣杂波k＝0,1,···,K‑1，K为机载MIMO雷达接收信号的脉冲数；步骤2，得到机载MIMO雷达的第k个脉冲的待检测距离单元的主瓣杂波信号矢量vk，vec(·)表示列矢量化处理；令vk＝ADkbk，其中，A表示空域导向矢量矩阵，Dk表示机载MIMO雷达的第k个脉冲对应的多普勒矩阵，bk表示机载MIMO雷达的第k个脉冲对应的散射单元回波幅度矢量；步骤3，得出机载MIMO雷达的第k+1个脉冲的待检测距离单元的主瓣杂波信号矢量vk+1，其中，表示以作为主对角线元素而构成的对角矩阵，表示与机载MIMO雷达第1个脉冲的待检测距离单元对应的第i个散射单元的多普勒相位；建立空时二维对消器的代价函数：minP||Pvk-vk+1||F2=||(PA-AD~)Dkbk||F2]]>其中，P表示待求解的空时二维对消器的系数矩阵，P是大小为NM×NM的矩阵，‖·‖F为Frobenius范数；对上述代价函数进行求解即可得出空时二维对消器的系数矩阵P，得出大小为NM(K‑1)×NMK的矩阵其中，INM表示大小为NM×NM的单位矩阵；步骤4，根据机载MIMO雷达的接收阵列接收的回波信号，得出目标回波信号、以及与所述回波信号对应的权矢量矩阵；利用矩阵对目标回波信号进行预滤波处理，得出预滤波后的目标回波信号；利用矩阵对所述回波信号对应的权矢量矩阵进行预滤波处理，得出预滤波后的权矢量矩阵；利用预滤波后的权矢量矩阵对预滤波后的目标回波信号进行加权处理，得出杂波抑制后的目标回波信号。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大政，侯瑞利，曹杨，冯祥卫，任娅，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61