基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法技术

本发明专利技术公开了一种基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法，思路为：确定三维圆柱阵雷达，该三维圆柱阵雷达的检测范围内存在目标，获取三维异构阵机载雷达杂波空时导向矢量矩阵；将三维异构阵机载雷达杂波空时导向矢量矩阵转换为二维导向矢量矩阵，并计算目标加杂波的协方差矩阵的行列式；计算三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比和三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比的行列式表示形式；定义二进制挑选向量，计算三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比的行列式表示形式的重写式，并计算三维异构阵机载雷达的稀疏降维矩阵以及三维异构阵机载雷达的滤波结果，所述三维异构阵机载雷达的滤波结果为基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构结果。

Sparse reconstruction method of radar 3D heterogeneous array based on maximum signal to noise ratio

The invention discloses a signal to clutter noise ratio based on 3D reconstruction method, radar array maximum method for heterogeneous sparse: determine the three-dimensional cylindrical array radar, target detection range of the three-dimensional cylindrical array radar, obtaining three-dimensional heterogeneous array airborne radar clutter space-time steering vector matrix; 3D heterogeneous array airborne radar clutter space-time steering vector matrix into two-dimensional vector matrix and calculate the determinant of orientation, target and clutter covariance matrix; the output signal to the output signal to clutter plus noise calculation of 3D heterogeneous array airborne radar and the ratio of 3D heterogeneous array airborne radar clutter to noise ratio of the determinant representation; definition of binary vector selection, calculation of 3D heterogeneous array airborne radar the output SCNR determinant representation form of rewriting, sparse and calculation of 3D heterogeneous array airborne radar dimension reduction matrix and three-dimensional heterogeneous array machine The filtering results of the radar array show that the filtering results of the three dimensional heterogeneous array airborne radar are sparse reconstruction results of the radar heterogeneous 3D array based on the highest signal-to-noise ratio.

【技术实现步骤摘要】
基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法
本专利技术属于雷达
，涉及一种基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法，适用于机载三维异构阵雷达的杂波抑制。
技术介绍
与机身共形的天线具有诸多优点，比如更好的气动特性、更好的隐身性能、更大的天线面积等，因此其应用前景广阔；但机身的多曲面特性使得天线也具有多曲面结构，进而产生三维异构阵问题；相对于二维平面阵来说，三维异构阵的杂波特性将会变得十分复杂，这种复杂性体现在单元间的互耦特性更加复杂，单元的极化改变更加复杂；三维异构阵给杂波带来的复杂性也给杂波抑制带来了很大的困难包括阵列流型更加复杂，目标和杂波的导向矢量计算困难，导向矢量间的相关性更难计算，杂波呈现距离相关性非均匀。在杂波协方差矩阵和目标信号均确知的条件下，Brennan等人在1973年，根据线性约束最小方差准则，推导出输出信杂噪比最大的全空时二维自适应处理(SpaceTimeAdaptiveProcessing，STAP)的概念和理论，全STAP能够取得比较理想的杂波抑制效果，但是最优的STAP处理器需要用大量的训练样本来估计杂波加噪声协方差矩阵。在三维异构阵的情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定三维圆柱阵雷达，所述三维圆柱阵雷达的检测范围内存在目标，并获取三维异构阵机载雷达杂波空时导向矢量矩阵AN×K×L；其中，N为三维圆柱阵雷达包含的阵元个数，K为每个相干处理间隔内三维圆柱阵雷达发射的脉冲个数，L表示表示三维圆柱阵雷达接收到的杂波包含的距离门总个数，N、K、L分别为大于0的正整数；步骤2，将三维异构阵机载雷达杂波空时导向矢量矩阵AN×K×L转换为NK×L的二维导向矢量矩阵BNK×L，并计算得到目标加杂波的协方差矩阵Rs的行列式；步骤3，计算三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比SCNRout；步骤4，...

【技术特征摘要】
1.一种基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定三维圆柱阵雷达，所述三维圆柱阵雷达的检测范围内存在目标，并获取三维异构阵机载雷达杂波空时导向矢量矩阵AN×K×L；其中，N为三维圆柱阵雷达包含的阵元个数，K为每个相干处理间隔内三维圆柱阵雷达发射的脉冲个数，L表示表示三维圆柱阵雷达接收到的杂波包含的距离门总个数，N、K、L分别为大于0的正整数；步骤2，将三维异构阵机载雷达杂波空时导向矢量矩阵AN×K×L转换为NK×L的二维导向矢量矩阵BNK×L，并计算得到目标加杂波的协方差矩阵Rs的行列式；步骤3，计算三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比SCNRout；步骤4，计算得到三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比SCNRout的行列式表示形式；步骤5，定义二进制挑选向量y，所述二进制挑选向量y为NK×1维列矢量，并根据三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比SCNRout的行列式表示形式，计算得到三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比SCNRout的行列式表示形式的重写式；步骤6，根据三维异构阵机载雷达的输出信杂噪比SCNRout的行列式表示形式的重写式,得到三维异构阵机载雷达的稀疏降维矩阵；步骤7，根据三维异构阵机载雷达的稀疏降维矩阵,计算得到三维异构阵机载雷达的滤波结果；所述三维异构阵机载雷达的滤波结果为基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构结果。2.如权利要求1所述的一种基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法，其特征在于，在步骤2中，所述目标加杂波的协方差矩阵Rs的行列式，其得到过程为：将三维异构阵机载雷达杂波空时导向矢量矩阵AN×K×L转换为NK×L的二维导向矢量矩阵BNK×L，计算NK×L的二维导向矢量矩阵BNK×L的秩Na，Na＝rank(BNK×L)，0≤Na≤min{NK,L}，rank表示求秩运算，min表示求最小值操作；然后对NK×L的二维导向矢量矩阵BNK×L进行奇异值分解，得到NK×NK维酉矩阵UNK×NK，取NK×NK维酉矩阵UNK×NK的前Na列，记为NK×Na维中间矩阵VC，vi表示NK×NK维酉矩阵UNK×NK中的第i列矢量，且vi为NK×1维列矢量；根据NK×Na维中间矩阵VC，计算得到三维异构阵机载雷达的杂波协方差矩阵Rc，其定义式为：上标H表示共轭转置操作；定义目标加杂波的信号矩阵为Vs，s表示目标的空时导向矢量，并计算得到目标加杂波的协方差矩阵为Rs，进而计算得到目标加杂波的协方差矩阵Rs的行列式|Rs|，3.如权利要求2所述的一种基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法，其特征在于，所述s表示目标的空时导向矢量，其定义表达式为：s＝[s1,s2,...,si',...,sNK]T，上标T为转置操作，i'∈{1,2,…,NK}，si'表示目标的空时导向矢量s中第i'个元素，si'＝anbm；所述s表示目标的空时导向矢量，其计算表达式为：其中，表示kronecker积，s为NK×1维列矢量；a表示目标的空域导向矢量，a为N×1维列矢量，上标T表示转置操作，an表示目标的空域导向矢量a中第n个元素，N为三维圆柱阵雷达包含的阵元个数，与目标的空域导向矢量a中包含的元素个数取值相等；b表示目标的时域导向矢量，b为K×1维列矢量，bm表示目标的时域导向矢量b中第m个元素，K为每个相干处理间隔内三维圆柱阵雷达发射的脉冲个数，与目标的时域导向矢量b中包含的元素个数取值相等；fs表示目标的空间频率，φ表示设定的目标的方位角，θ表示设定的目标的俯仰角，cos表示求余弦操作，sin表示求正弦操作，λ表示三维圆柱阵雷达发射信号波长。4.如权利要求3所述的一种基于信杂噪比最大的雷达三维异构阵稀疏重构方法，其特征在于，步骤3的子步骤为：(1)将三维异构阵机载雷达的杂波加噪声协方差矩阵表示为R，且R为NK×NK的二维矩阵，表示高斯白噪声的功率，Rc为三维异构阵机载雷达的杂波协方差矩阵，INK表示N×K维全1矩阵；三维异构阵机载雷达得杂波协方差矩阵Rc的计算表达式为：vi表示NK×NK维酉矩阵UNK×NK中的第i列矢量，且vi为NK×1维列矢量；qi表示NK×NK维酉矩阵UNK×NK中第i列矢量的杂波功率，上标H表示共轭转置操作；定义Na×1维矢量并对Na×1维矢量进行对角化，即进而得到Na×Na维二维矩阵Q，diag表示对角化操作；计算三维异构阵机载雷达的杂波加噪声协方差矩阵的简化形式然后计算三维异构阵机载雷达的杂波加噪声协方差矩阵的简化形式的逆假定NK×NK维酉矩阵UNK×NK中每一列矢量的杂波功率都远大于噪声功率，即则得到三维异构阵机载雷达的杂波加噪声协方差矩阵的简化形式的逆的简化式进而计算三维异构阵机载雷达的空时自适应处理的最优权Wopt，(2)将目标的空时导向矢量s分解为sc和s⊥两个正交的子空间，s＝sc+s⊥，sc和s⊥正交，并且互为补空间，即sc∪s⊥＝s，表示空集，sc表示杂波子空间，s⊥表示杂波子空间sc的正交补空间，VC表示NK×Na维中间矩阵，INK表示N×K维全1矩阵，上标H表示共轭转置，K为每个相干处理间隔内三维圆柱阵雷达发射的脉冲个数，N为三维圆柱阵雷达包含的阵元个数，Na表示NK×L的二维导向矢量矩阵BNK×L的秩，L表示三维圆柱阵雷达接收到的杂波包含的距离门总个数；所述sc表示杂波子空间，且P表示正交投影矩阵，上标H表示共轭转置操作，上标-1表示求逆操作；由此计算得到目标的空时导向矢量s与杂波子空间sc之间夹角α的余弦值cos(α)，其中，|·|表示求绝对值操作，||s||2表示目标的空时导向矢量s的二范数，进而计算得到目标的空时导向矢量s与杂波子空间sc之间夹角α的余弦平方值|cos(α)|2，(3)根据目标的空时导向矢量s与杂波子空间sc之间夹角α的余弦平方值|cos(α)|2，计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建新，张媛媛，王彤，位翠萍，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61