一种基于两级架构的空时自适应处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于两级架构的空时自适应处理方法，包括以下步骤：(1)设定相控阵雷达的阵元个数为N；对第n个阵元接收的时域回波数据xn进行多普勒滤波处理，得到第n个阵元在第k个多普勒通道的输出数据yk，n，进而得到所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk；(2)根据所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，计算第k个多普勒通道的Q个空间波束；(3)根据第k个多普勒通道的Q个空间波束，计算第k个多普勒通道的输出数据gk。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术能够在副瓣杂波区取得较好的杂波抑制效果，而且在近主瓣杂波区也能够取得较为理想的杂波抑制性能，能够改善目标信干噪比，并提高运动目标的检测概率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，特别涉及一种基于两极架构的空时自适应处理方法， 可用于对雷达信号进行空时自适应处理。
技术介绍
空时自适应处理（Space-time adaptive processing，STAP)主要涉及两部分计算 量，一是自适应权矢量的计算，二是杂波协方差矩阵的计算。对于空时自适应处理器来说， 若系统的自由度为Q，则计算自适应权矢量时的运算量为〇(Q 3)。对于相控阵雷达来说，其阵 元个数巨大，为了获得较好的检测性能，相控阵雷达发射的相参脉冲个数也较多，导致系统 的自由度较大，使得空时自适应处理的计算量巨大，从而对硬件要求较高，难以实时完成空 时自适应处理；另一方面，在实际情况中，杂波协方差矩阵是未知的，一股从待检测单元附 近的L个训练样本中估计出来，根据RMB准则可知，在均匀环境中要求空时自适应处理器的 性能损失不超过3dB，这意味着训练样本的个数至少为系统自由度的2倍，并且要求训练样 本对应的距离范围内的地杂波都是均匀的。在实际情况中，很难满足这一条件，从而会影响 空自适应处理的性能。 为此，人们提出了降维空时自适应处理算法，不仅可以显著降低运算量，而且还可 以有效降低对训练样本个数的需求。但一股情况下，降维空时自适应处理算法采用固定的 降维结构，其性能受系统自由度影响，系统自由度的恰当选取与杂波密切相关，需要通过实 验进行确定。在准确估计出杂波子空间维数的情况下，降维空时自适应处理可以取得较好 的性能，但在实际中，受到系统误差、环境非均匀性等多种因素的影响，无法精准估计出杂 波子空间的维数，从而导致降维空时自适应处理的杂波抑制能力下降。 在降维空时自适应处理算法中，因子化方法/扩展因子化方法（Factored Approach/Extended Factored Approach，FA/EFA)方法首先对雷达回波数据进行多普勒局 域化处理，将杂波变成多个窄带干扰，再分别对每个多普勒频道内的杂波进行自适应波束 形成处理。mDT方法充分利用了雷达系统中天线阵元的一致性以及多个相邻多普勒通道所 包含的杂波信息，因此可以取得较好的副瓣杂波抑制性能。在降维空时自适应处理算法中， 联合局域化(Joint Domain Localized，JDL)方法的系统自由度较少，所需要消耗的运算量 较小，但该方法主要通过低副瓣来实现杂波抑制，当存在天线阵元误差时，该方法在副瓣杂 波区的性能严重下降。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于两级架构的空时自适 应处理方法。该方法不仅能够在副瓣杂波区取得较好的杂波抑制效果，而且在近主瓣杂波 区也能够取得较为理想的杂波抑制性能，能够改善目标信干噪比，提高运动目标的检测概 率。 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。 ，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，设定相控阵雷达的阵元个数为N;对第η个阵元接收的时域回波数据Xn进行 多普勒滤波处理，得到第η个阵元在第k个多普勒通道的输出数据y k,n，进而得到所有N个阵 元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，其中，n = l，2, . . .，N，k=l，2,. . .，K，K为多普勒通道 的个数，第η个阵元接收的时域回波数据^的维数为ΚΧ 1;步骤2,根据所有Ν个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，计算第k个多普勒通 道的Q个空间波束，所述第k个多普勒通道的Q个空间波束指向不同方向，其中，Q为正整数； 步骤3,根据第k个多普勒通道的Q个空间波束，计算第k个多普勒通道的输出数据 gko 本专利技术的有益效果为:本专利技术方法提出了基于类FA/EFA方法和类JDL方法的两极 架构空时自适应处理方法，利用类JDL方法进一步抑制类FA/EFA方法处理后的剩余杂波，不 仅可以在副瓣杂波区取得较好的杂波抑制效果，而且在近主瓣区可以取得比FA/EFA方法和 JDL方法更好的杂波抑制性能。因而本专利技术方法不仅可以降低系统的自由度，还可以取得更 好的杂波抑制性能。【附图说明】 下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细说明。 图1为本专利技术的流程图； 图2a-图2f分别为FA方法、EFA方法、JDL方法、PC方法、FA+JDL、EFA+JDL方法处理后 的距离多普勒图； 图3a-图3f分别为FA方法、EFA方法、JDL方法、PC方法、FA+JDL、EFA+JDL方法处理后 的第10个多普勒频道的空间频率随归一化多普勒频率的变化图； 图4为FA方法、EFA方法、JDL方法、PC方法、FA+JDL、EFA+JDL方法处理后的改善因子 曲线对比图。【具体实施方式】 参照图1，本专利技术的，包括以下具体步 骤： 步骤1，设定相控阵雷达的阵元个数为N;对第η个阵元接收的时域回波数据χη进行 多普勒滤波处理，得到第η个阵元在第k个多普勒通道的输出数据y k,n，进而得到所有N个阵 元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，其中，n = l，2, . . .，N，k=l，2,. . .，K，K为多普勒通道 的个数，第η个阵元接收的时域回波数据^的维数为ΚΧ1。 所述第η个阵元在第k个多普勒通道的输出数据yk,n，其表达式为： yk,n = hH(fd,k)xn 其中，fd,k为第k个多普勒通道的归一化多普勒频率，h(fd, k)为第k个多普勒通道的，br表示第r个脉冲的 锥削系数，r = l，2,. . .，K，上标Η表示共辄转置，上标T表示转置。所述所有Ν个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，其表达式为： yk-。 步骤2,根据所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，计算第k个多普勒通 道的Q个空间波束，所述第k个多普勒通道的Q个空间波束指向不同方向，其中，Q为正整数； 步骤2中，根据所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，通过类FA方法或类 EFA方法计算第k个多普勒通道的Q个空间波束。 所述根据所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，通过类FA方法计算第k 个多普勒通道的Q个空间波束，其具体子步骤为： 2a.l构造降维变换矩阵TFA: 其中，fd,k为第k个多普勒通道的归一化多普勒频率，h(fd, k)为第k个多普勒通道的，br表示第r个脉冲的 锥削系数，r = l，2,. . .，K，1n是NXN维的全1矩阵，上标T表示转置； 2a·2计算降维后的空时导向矢量;其中，上标Η表示共辄转置，c〇s,q为第q个空间波束的角频率，SQ(f d,k，cos,q)是期望 目标信号的空时导向矢量： 其中，_?表示Kronecker积，ssq( c〇s,q)和st〇(fd,k)分别为空域导向矢量和时域导向 矢量： Ss〇(?s>q) = T st〇(fd,k) = [l exp(j2ir · fd,k) exp(j2ir · 2fd,k) · · · exp(j2ir · (K_l)当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于两级架构的空时自适应处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设定相控阵雷达的阵元个数为N；对第n个阵元接收的时域回波数据xn进行多普勒滤波处理，得到第n个阵元在第k个多普勒通道的输出数据yk,n，进而得到所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，其中，n＝1,2,...,N，k＝1,2,...,K，K为多普勒通道的个数，第n个阵元接收的时域回波数据xn的维数为K×1；步骤2，根据所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量yk，计算第k个多普勒通道的Q个空间波束，所述第k个多普勒通道的Q个空间波束指向不同方向，其中，Q为正整数；步骤3，根据第k个多普勒通道的Q个空间波束，计算第k个多普勒通道的输出数据gk。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，杜娅杰，
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