一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，该俯仰滤波方法使用列内俯仰滤波列子阵合成技术，在充分利用平面阵信息和脉冲回波信息的基础上，在有误差情况下提高非正侧阵机载雷达杂波抑制性能；采用自适应俯滤波权值，即俯仰滤波权值通过第一个填充脉冲回波数据训练得到，使得本发明专利技术的杂波抑制性能几乎不受误差的影响，通过自适应训练俯仰滤波权值来滤除有效脉冲回波的近程杂波。

A Pitch Filtering Method Based on Adaptive Sidelobe Cancellation

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法
本专利技术涉及雷达
，具体涉及一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，用于非正侧阵机载雷达近程杂波抑制。
技术介绍
杂波抑制性能是影响机载雷达能否正常下视工作的主要因素，因此，机载雷达杂波抑制技术受到了各国研究人员的重视。在杂波协方差矩阵和目标信号均确知的条件下，Brennan和Reed于1973年在期刊AerospaceandElectronicSystems(AES)上，提出了全空时二维自适应处理(STAP)的概念和理论，其思想是将阵列信号处理的基本原理推广到由脉冲和阵元采样的两维场中。全STAP能够取得比较理想的杂波抑制效果，但是，杂波协方差矩阵精确已知的条件在工程实现中难以满足，通常情况下是通过参考单元估计得到。此外，全STAP的运算量和设备复杂度令人难以接受。为了降低运算量，德国的R.Klemm博士于1987年在期刊SignalProcessing上提出了辅助通道法，在没有误差的情况下，该方法能够取得比较理想的杂波抑制效果，并且降低了估计协方差矩阵所需要的独立同分布参考单元数目，但在有误差情况下，该方法的杂波抑制性能并不理想。1992年，廖桂生在其博士论文中提出了mDT-SAP法，该方法既降低了运算量又能够取得比较理想的杂波抑制效果，同时该方法对误差不敏感。然而，在非正侧阵情况下，该方法的杂波抑制性能并不理想；同时为了降低运算量，该方法对平面阵数据进行列内直接加和处理，没有充分发挥平面阵的有效信息。2009年，孟祥东在西电学报上提出了静态权值俯仰滤波级联二维空时处理的方法，在没有误差的情况下，该方法能够有效抑制非正侧阵雷达杂波，同时充分利用了平面阵的有效信息；然而，该方法在有误差的情况下，其杂波抑制性能并不理想。常规俯仰滤波方法把平面阵数据合成线阵数据处理，忽略了平面阵雷达回波的俯仰信息，导致非正侧阵雷达杂波的抑制效果恶化。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，该俯仰滤波方法在充分利用平面阵信息和脉冲回波信息的基础上，在有误差情况下提高非正侧阵机载雷达杂波抑制性能。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，包括以下步骤：步骤1，利用俯仰向阵元输入叠加形成主天线通道，选取俯仰向阵元中的两个阵元形成辅助天线通道，分别设置主天线通道对应的静态权wq和辅助天线通道对应的自适应权wa；步骤2，取第一个填充脉冲第l号距离门第n列阵元回波数据Ynl，分别通过主天线通道和辅助天线通道，得主天线通道的输出dnl和辅助天线通道的输入znl；步骤3，构造协方差矩阵构造Rnl和互相关向量rzd，根据协方差矩阵构造Rnl和互相关向量rzd求解辅助天线通道对应的自适应权wa；将主天线通道对应的静态权wq与辅助天线通道对应的自适应权wa进行对消，得俯仰滤波的权矢量wnl；步骤4，利用俯仰滤波的权矢量wnl抑制有效脉冲第n列阵元接收到第l号距离门的第k个脉冲xnkl的近程杂波，得到近程杂波抑制后的数据其中，[·]H表示共轭转置运算；k＝1,2,…,K，K为相干积累的脉冲数；直至k从1到K遍历完，得遍历后的数据步骤5，重复步骤2-4，直至第l号距离门N列阵元数据处理完毕，得第l号距离门俯仰滤波的数据其中，n＝1,2,…,N，N是雷达天线阵面的阵元列数；步骤6，重复步骤2-5，直至L号距离门数据处理完毕，得俯仰滤波后的数据对所述俯仰滤波后的数据依次进行方位向阵元合成和脉冲多普勒处理，得距离多普勒数据；其中，l＝1,2,…,L，L是最大不模糊距离门数。优选的，步骤1包含以下子步骤：子步骤1.1，取俯仰向阵元中的第一个和最后一个阵元作为辅助天线通道，所述辅助天线通道的变换矩阵B表示为：其中，M是雷达天线阵面的阵元行数；子步骤1.2，取俯仰向阵元中的所有阵元作为主天线通道，并确定主天线通道对应的静态权wq为：wq＝Se；其中，d是阵元间距，λ是波长，是俯仰向主波束的俯仰角，j是虚数单位，[·]T表示转置运算。优选的，步骤2中，主天线通道的输出dnl的表达式为：其中，[·]H表示共轭转置运算；Ynl通过变换矩阵B对应的辅助天线通道的输入znl的表达式为：znl＝BYnl；其中，znl是2×1的向量。优选的，步骤3包含以下子步骤：子步骤3.1，第一个填充脉冲的第n列阵元接受到第l号距离门数据在其左右相邻的距离门各取△l，则训练样本数为P＝2△l+1；对ynq利用步骤2依次计算主天线通道的输出dnq和辅助天线通道的输入znq，其中q∈[l-△l,…,l,…,l+△l]，则协方差矩阵构造Rnl为：子步骤3.2，根据所述主天线通道的输出dnq和辅助天线通道的输入znq构建互相关向量rzd：子步骤3.3，根据所述协方差矩阵构造Rnl和互相关向量rzd，求得辅助天线通道对应的自适应权wa：子步骤3.4，根据所述主天线通道对应的静态权wq和辅助天线通道对应的自适应权wa，求得俯仰滤波的权矢量wnl：wnl＝wq-BHwa其中，俯仰滤波的权矢量wnl为M×1矩阵。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术的基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，使用列内俯仰滤波列子阵合成技术，充分利用了平面阵雷达回波的俯仰信息，取得了明显的非正侧阵雷达杂波的抑制效果。本专利技术的基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法中，采用自适应俯滤波权值，即俯仰滤波权值通过第一个填充脉冲回波数据训练得到，使得本专利技术的杂波抑制性能几乎不受误差的影响，通过自适应训练俯仰滤波权值来滤除有效脉冲回波的近程杂波。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。图1为本专利技术的基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法的流程图；图2为直接在俯仰向进行阵元合成和基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法的PD处理；其中，图2(a)为直接在俯仰向进行阵元合成的俯仰滤波的PD处理结果，图2(b)为基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法得到的PD处理结果；图3为直接在俯仰向进行阵元合成和基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法的平均输出功率对比。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，包括以下步骤：步骤1，利用俯仰向阵元输入叠加形成主天线通道，选取俯仰向阵元中的两个阵元形成辅助天线通道，分别设置主天线通道对应的静态权wq和辅助天线通道对应的自适应权wa。具体的，步骤1包含以下子步骤：子步骤1.1，取俯仰向阵元中的第一个和最后一个阵元作为辅助天线通道，所述辅助天线通道的变换矩阵B表示为：其中，M是雷达天线阵面的阵元行数。子步骤1.2，取俯仰向阵元中的所有阵元作为主天线通道，并确定主天线通道对应的静态权wq为：wq＝Se。其中，d是阵元间距，λ是波长，是俯仰向主波束的俯仰角，j是虚数单位，[·]T表示转置运算。步骤2，取第一个填充脉冲第l号距离门第n列阵元回波数据Ynl，其数据格式为M×1的向量，分别通过主天线通道和辅助天线通道，得主天线通道的输出dnl和辅助天线通道的输入znl；其中，主天线通道的输出dnl的表达式为：其中，[·]H表示共轭转置运算本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用俯仰向阵元输入叠加形成主天线通道，选取俯仰向阵元中的两个阵元形成辅助天线通道，分别设置主天线通道对应的静态权wq和辅助天线通道对应的自适应权wa；步骤2，取第一个填充脉冲第l号距离门第n列阵元回波数据Ynl，分别通过主天线通道和辅助天线通道，得主天线通道的输出dnl和辅助天线通道的输入znl；步骤3，构造协方差矩阵构造Rnl和互相关向量rzd，根据协方差矩阵构造Rnl和互相关向量rzd求解辅助天线通道对应的自适应权wa；将主天线通道对应的静态权wq与辅助天线通道对应的自适应权wa进行对消，得俯仰滤波的权矢量wnl；步骤4，利用俯仰滤波的权矢量wnl抑制有效脉冲第n列阵元接收到第l号距离门的第k个脉冲xnkl的近程杂波，得到近程杂波抑制后的数据

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用俯仰向阵元输入叠加形成主天线通道，选取俯仰向阵元中的两个阵元形成辅助天线通道，分别设置主天线通道对应的静态权wq和辅助天线通道对应的自适应权wa；步骤2，取第一个填充脉冲第l号距离门第n列阵元回波数据Ynl，分别通过主天线通道和辅助天线通道，得主天线通道的输出dnl和辅助天线通道的输入znl；步骤3，构造协方差矩阵构造Rnl和互相关向量rzd，根据协方差矩阵构造Rnl和互相关向量rzd求解辅助天线通道对应的自适应权wa；将主天线通道对应的静态权wq与辅助天线通道对应的自适应权wa进行对消，得俯仰滤波的权矢量wnl；步骤4，利用俯仰滤波的权矢量wnl抑制有效脉冲第n列阵元接收到第l号距离门的第k个脉冲xnkl的近程杂波，得到近程杂波抑制后的数据其中，[·]H表示共轭转置运算；k＝1,2,…,K，K为相干积累的脉冲数；直至k从1到K遍历完，得遍历后的数据步骤5，重复步骤2-4，直至第l号距离门N列阵元数据处理完毕，得第l号距离门俯仰滤波的数据其中，n＝1,2,…,N，N是雷达天线阵面的阵元列数；步骤6，重复步骤2-5，直至L号距离门数据处理完毕，得俯仰滤波后的数据对所述俯仰滤波后的数据依次进行方位向阵元合成和脉冲多普勒处理，得距离多普勒数据；其中，l＝1,2,…,L，L是最大不模糊距离门数。2.根据权利要求1所述的基于自适应旁瓣对消的俯仰滤波方法，其特征在于，步骤1包含以下子步骤：子步骤1.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，郑文文，晁逸群，李常先，赵丹丹，
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