基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法技术

本发明专利技术公开了一种基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法，在目标空间频率与多普勒频率同时失配时，通过估计出的目标的多普勒频率与目标方位角，迭代更新JDL算法的空时域降维矩阵和目标检测空时导向矢量,解决了多通道机载雷达系统通道较少，多普勒分辨率较低，测角误差大的问题。本发明专利技术仅需两步迭代即可准确估计目标空间角，易于工程实施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机载雷达单脉冲测角领域，具体涉及一种基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法。
技术介绍
机载雷达下视工作，地杂波严重导致多普勒展宽，使得运动目标容易被杂波淹没，影响雷达目标探测性能。1973年Brennan等提出利用空时二维自适应信号处理(STAP)来抑制杂波。STAP进行空时二维滤波，通过待检测单元(CUT)邻近距离单元选取训练样本，自适应计算滤波器的权值，已经成为一项核心的技术，并被认为是机载雷达探测目标同时抑制杂波的强大工具。虽然应用STAP技术可以提高目标检测性能，但是无法估计出目标角度。Nickel提出的自适应单脉冲技术是一种高精度角度估计方法，且该方法可以推广至空时二维。STAP在空时两维空间实现自适应杂波抑制和动目标信号的相干积累，理论上可以实现最优处理，但是全维处理所需要的运算量惊人，假设空域和时域采样数分别为N和K，得到的自适应权值需要对NK×NK维杂波相关矩阵进行估计和求逆，其运算量为O(NK)3，实时处理在软硬件上都存在巨大的困难。降维STAP，通过对全维数据的线性变换将问题的求解降至低维空间，可实现系统自由度的降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法，解决了多通道机载雷达系统通道较少，多普勒分辨率较低，测角误差大的问题。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法，包括如下步骤：步骤1)，根据以下公式获取机载雷达检测距离单元各阵元接收信号z：z＝bs+n其中，b表示目标的复包络，n表示杂波加噪声，s为目标空时导引矢量，为Kronecker积，st＝[1 ej2πv ... ej2πv(K-1)]T，ss＝[1 ej2πu ... ej2πu(N-1)]T，st、ss分别对应时域导引矢量和空域导引矢量，上标T表示转置运算；v表示的目标归一化多普勒频率，u＝dsinθ/λ表示目标归一化空间频率，d为示阵元间距，λ为波长，θ为目标方位空间角，N为雷达天线阵元个数，K为一次相干积累周期内脉冲数；步骤2)，待检测目标所在角度-多普勒单元的检测空时导引矢量s0： s 0 = s t 0 ⊗ s s 0 ]]>其中，st0、ss0分别对应待检测多普勒单元中心处的时域导向矢量和待检测角度单元中心处的空域导向矢量；v0表示待检测多普勒单元中心的归一化多普勒频率，u0＝d sinθ0/λ表示待检测角度单元中心的归一化空间频率，θ0为发射天线方位指向角；步骤3)，根据以下公式获得待检测角度-多普勒单元的局域联合处理(JDL)降维矩阵： T = T t ⊗ T s ]]>其中，Tt为时域降维矩阵，Ts为空域降维矩阵： T t = 1 e j 2 π ( v 0 - 1 / K ) ... e j 2 π ( v 0 - 1 / K ) ( K - 1 ) 1 e j 2 πv 0 ... e j 2 πv 0 ( K 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，根据以下公式获取机载雷达检测距离单元各阵元接收信号z：z＝bs+n其中，b表示目标的复包络，n表示杂波加噪声，s为目标空时导引矢量，为Kronecker积，st＝[1 ej2πv ... ej2πv(K‑1)]T，ss＝[1 ej2πu ... ej2πu(N‑1)]T，st、ss分别对应时域导引矢量和空域导引矢量，上标T表示转置运算；v表示的目标归一化多普勒频率，u＝d sinθ/λ表示目标归一化空间频率，d为示阵元间距，λ为波长，θ为目标方位空间角，N为雷达天线阵元个数，K为一次相干积累周期内脉冲数；步骤2)，待检测目标所在角度‑多普勒单元的检测空时导引矢量s0：s0=st0⊗ss0]]>其中，st0、ss0分别对应待检测多普勒单元中心处的时域导向矢量和待检测角度单元中心处的空域导向矢量；v0表示待检测多普勒单元中心的归一化多普勒频率，u0＝d sinθ0/λ表示待检测角度单元中心的归一化空间频率，θ0为发射天线方位指向角；步骤3)，根据以下公式获得待检测角度‑多普勒单元的局域联合处理(JDL)降维矩阵：T=Tt⊗Ts]]>其中，Tt为时域降维矩阵，Ts为空域降维矩阵：Tt=1ej2π(v0-1/K)...ej2π(v0-1/K)(K-1)1ej2πv0...ej2πv0(K-1)1ej2π(v0+1/K)...ej2π(v0+1/K)(K-1)T]]>Ts=1ej2π(u0-1/N)...ej2π(u0-1/N)(N-1)1ej2πu0...ej2πu0(N-1)1ej2π(u0+1/N)...ej2π(u0+1/N)(N-1)T;]]>步骤4)，根据如下公式获取待检测角度‑多普勒单元的JDL降维数据：zT＝THz其中，上标H表示复共轭转置运算；步骤5)，由相邻距离单元作为样本进行极大似然估计获得JDL降维杂波加干扰噪声协方差矩阵RT；步骤6)，根据以下公式计算JDL和波束自适应权值wT：wT=RT-1sT0;]]>其中，表示JDL降维检测空时导引矢量，步骤7)，分别计算JDL方位差波束自适应权值和JDL时域差波束自适应权值，设定h＝0；步骤8)，根据如下公式计算目标归一化空间频率u的估计值目标归一化多普勒频率v的估计值u^v^=u0v0+cuu,cuvcvu,cvv-1ru-μurv-μv]]>其中，ru为方位差波束与和波束的单脉冲比，μu为ru的偏移量修正值，rv为时域差波束与和波束的单脉冲比，μv为rv的偏移量修正值；为空时自适应单脉冲比的斜率矩阵；步骤9)，令h＝h+1；步骤10)，判断h是否小于m，如果h＜m，m为预先设置的大于1的整数，将步骤1中的检测空时导向矢量s0修正为其中：st0=1ej2πv0...ej2πv0(K-1)T,ss0=1ej2πu0...ej2πu0(N-1)T;]]>并将步骤1中的JDL降维矩阵T中的Tt和Ts修正为：Tt=1ej2π(v0-1/K)...ej2π(v0-1/K)(K-1)1ej2πv0...ej2πv0(K-1)1ej2π(v0+1/K)...ej2π(v0+1/K)(K-1)T,]]>Ts=1ej2π(u0-1/N)...ej2π(u0-1/N)(N-1)1ej2πu0...ej2πu0(N-1)1ej2π(u0+1/N)...ej2π(u0+1/N)(N-1)T;]]>步骤11)，重复执行步骤4)至步骤10)，直至h＝m；步骤12)，根据如下公式计算目标方位空间角θ的估计值θ^=arcsin(λu^/d)]]>其中，arcsin(·)为反正弦运算；步骤13)，输出目标方位空间角的估计值。...

【技术特征摘要】
1.基于局域联合处理的改进空时自适应单脉冲测角方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)，根据以下公式获取机载雷达检测距离单元各阵元接收信号z：z＝bs+n其中，b表示目标的复包络，n表示杂波加噪声，s为目标空时导引矢量，为Kronecker积，st＝[1 ej2πv ... ej2πv(K-1)]T，ss＝[1 ej2πu ... ej2πu(N-1)]T，st、ss分别对应时域导引矢量和空域导引矢量，上标T表示转置运算；v表示的目标归一化多普勒频率，u＝d sinθ/λ表示目标归一化空间频率，d为示阵元间距，λ为波长，θ为目标方位空间角，N为雷达天线阵元个数，K为一次相干积累周期内脉冲数；步骤2)，待检测目标所在角度-多普勒单元的检测空时导引矢量s0： s 0 = s t 0 ⊗ s s 0 ]]>其中，st0、ss0分别对应待检测多普勒单元中心处的时域导向矢量和待检测角度单元中心处的空域导向矢量；v0表示待检测多普勒单元中心的归一化多普勒频率，u0＝d sinθ0/λ表示待检测角度单元中心的归一化空间频率，θ0为发射天线方位指向角；步骤3)，根据以下公式获得待检测角度-多普勒单元的局域联合处理(JDL)降维矩阵： T = T t ⊗ T s ]]>其中，Tt为时域降维矩阵，Ts为空域降维矩阵： T t = 1 e j 2 π ( v 0 - 1 / K ) ... e j 2 π ( v 0 - 1 / K ) ( K - 1 ) 1 e j 2 πv 0 ... e j 2 πv 0 ( K - 1 ) 1 e j 2 π ( v 0 + 1 / K ) ... e j 2 π ( v 0 + 1 / K ) ( K - 1 ) T ]]> T s = 1 e j 2 π ( u 0 - 1 / N ) ... e j 2 π ( u 0 - 1 / N ) ( N - 1 ) 1 e j 2 πu 0 ... e j 2 πu 0 ( N - 1 ) 1 e j 2 π ( u 0 + 1 / N ) ... e j 2 π ( u 0 + 1 / N ) ( N - 1 ) T ; ]]>步骤4)，根据如下公式获取待检测角度-多普勒单元的JDL降维数据：zT＝THz其中，上标H表示复共轭转置运算；步骤5)，由相邻距离单元作为样本进行极大似然估计获得JDL降维杂波加干扰噪声协方差矩阵RT；步骤6)，根据以下公式计算JDL和波束自适应权值wT： w T = R T - 1 s T 0 ; ]]>其中，表示JDL降维检测空时导引矢量，步骤7)，分别计算JDL方位差波束自适应权值和JDL时域差波束自适应权值，设定h＝0；步骤8)，根据如下公式计算目标归一化空间频率u的估计值目标归一化多普勒频率v的估计值 u ^ v ^ = u 0 v 0 + c u u , c u v c v u , c v v - 1 r u - μ u r v - μ v ]]>其中，ru为方位差波束与和波束的单脉冲比，μu为ru的偏移量修正值，rv为时域差波束与和波束的单脉冲比，μv为rv的偏移量修正值；为空时自适应单脉冲比的斜率矩阵；步骤9)，令h＝h+1；步骤10)，判断h是否小于m，如果h＜m，m为预先设置的大于1的整数，将步骤1中的检测空时导向矢量s0修正为其中： ...

【专利技术属性】
技术研发人员：于佳，沈明威，纪存孝，胡佩，郑佳芝，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32