一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法及装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术实施例公开的一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法及装置，首先根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置，并根据信号的空域频率计算对应的信号带宽；然后计算对应于阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；最后基于信号带宽以及等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计。通过本发明专利技术的实施，可以有效提高杂波秩估计的鲁棒性，从而保障了滤波器的杂波抑制性能，并且在正侧视及非正侧视机载雷达上均能良好应用。

A method and device of clutter rank estimation based on uncertain prior knowledge

【技术实现步骤摘要】
一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法及装置
本专利技术涉及雷达信号处理
，尤其涉及一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法及装置。
技术介绍
杂波抑制是机载雷达进行有效目标检测的一项重要任务，而杂波秩是基于杂波子空间或基于特征分析的滤波器进行有效杂波抑制所需的关键参数，因杂波秩直接影响所设计的滤波器杂波抑制的性能，因此杂波秩估计一直以来是机载雷达所关注的核心问题之一。相关技术中，研究者通常使用基于带宽孔径积BT理论及其扩展BT理论进行杂波秩估计。其中，BT理论给出了连续孔径和带宽情况下的杂波秩，对于满足奈奎斯特采样条件下的正侧视机载雷达，BT理论给出的杂波秩为BT+1，其中B为信号带宽，T为采样阵列的孔径；扩展BT(EBT)定理是针对稀疏孔径而开发的，其估计的杂波秩表示为其中Tk是第k个子孔径的连续孔径，整个稀疏孔径划分为k个子孔径；另外，针对互质阵列结构，在EBT的基础上，提出了一种正侧视互质阵列机载雷达杂波秩估计方法C-EBT。然而，上述BT理论都是在正侧视阵列雷达下推导出来的，需要准确的先验知识，如平台速度、偏航角等，而实际雷达由于气候变化和机载操纵的影响，这些准确的先验知识通常很难获得。因此获得的先验知识存在误差，估计出的杂波秩存在较大误差，杂波抑制性能较差。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法及装置，至少能够解决相关技术中在基于存在误差的先验知识估计杂波秩时，所估计的杂波秩误差较大、滤波器的杂波抑制性能较差的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例第一方面提供了一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法，该方法包括：根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置；根据信号的空域频率计算对应的信号带宽；计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；基于所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计。为实现上述目的，本专利技术实施例第二方面提供了一种基于不确定先验知识的杂波秩估计装置，该装置包括：位置确定模块，用于根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置；带宽计算模块，用于根据信号的空域频率计算对应的信号带宽；孔径计算模块，用于计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；杂波秩估计模块，用于基于所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计。根据本专利技术实施例公开的一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法及装置，首先根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置，并根据信号的空域频率计算对应的信号带宽，然后计算对应于阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；最后基于信号带宽以及等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计。通过本专利技术的实施，可以有效提高杂波秩估计的鲁棒性，从而保障了滤波器的杂波抑制性能，并且在正侧视及非正侧视机载雷达上均能良好应用。本专利技术其他特征和相应的效果在说明书的后面部分进行阐述说明，且应当理解，至少部分效果从本专利技术说明书中的记载变的显而易见。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的杂波秩估计方法的基本流程示意图；图2-1为本专利技术第二实施例提供的理想环境下ULA雷达的杂波秩估计结果示意图；图2-2为本专利技术第二实施例提供的理想环境下CPA雷达的杂波秩估计结果示意图；图2-3为本专利技术第二实施例提供的具有先验知识误差的ULA雷达的杂波秩估计结果示意图；图2-4为本专利技术第二实施例提供的具有先验知识误差的CPA雷达的杂波秩估计结果示意图；图3为本专利技术第三实施例提供的杂波秩估计装置的结构示意图；图4为本专利技术第四实施例提供的电子装置的结构示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。第一实施例：为了解决相关技术中在基于存在误差的先验知识估计杂波秩时，所估计的杂波秩误差较大、滤波器的杂波抑制性能较差的技术问题，本实施例提出了一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法，如图1所示为本实施例提供的杂波秩估计方法的基本流程示意图，本实施例提出的杂波秩估计方法具体包括以下的步骤：步骤101、根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置。在本实施例一种可选的实施方式中，步骤101的具体实现方式可以表示如下：获取对应于阵列雷达第n个阵列单元和第m个脉冲回波的空时导向矢量分量模型；空时导向矢量分量模型表示为：其中，比值为利用不确定先验知识确定的来自第q个方位角的信号的第i个多普勒频率，fs(q)为来自第q个方位角的信号的空域频率，且表示为：以及fs(q)表示为：并且，d0，λ0，Tr，θ，φ分别表示半波长间距、信号波长、最小脉冲重复频率、俯仰角、方位角，v′p和ψ′分别表示测量的机载平台速度和偏航角，Δψm和Δvpm分别表示机载平台速度和偏航角的不确定性先验知识，Me为来自第q个方位角的信号的多普勒频率总个数，d(n-1)为等效采样阵列的第n个阵元相对于第一个阵元的相对位置，单位为d0，t(m-1)为第m个脉冲相对于第一个脉冲的发射时刻，单位为Tr；然后分别基于空时导向矢量分量模型确定各等效采样阵列的阵元位置；阵元位置与等效采样数组相关，表示为：步骤102、根据信号的空域频率计算对应的信号带宽。在本实施例一种可选的实施方式中，在杂波秩的求导过程中表示第q个空域频率信号的信号带宽，由fs(q)决定，从而信号带宽计算公式可以表示为：进而可以通过空域频率信号集合求解得到对应的信号带宽集合其中，Q为序列的总数。步骤103、计算对应于阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径。在本实施例一种可选的实施方式中，当采用满足Nyquist采样条件的均匀线性阵列(ULA)和固定脉冲间隔结构时，根据预设的第一等效孔径计算公式，计算对应于各阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；第一等效孔径计算公式表示为：其中为阵元位置为的第i个等效采样阵列的阵列孔径。而在本实施例另一种可选的实施方式中，在等效采样阵列为稀疏阵列时，，通过将稀疏阵列分为多个连续子阵列去满足奈奎斯特采样条件，在这种情况下，计算对应于各阵元位置的等效采样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法，其特征在于，包括：/n根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置；/n根据信号的空域频率计算对应的信号带宽；/n计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；/n基于所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于不确定先验知识的杂波秩估计方法，其特征在于，包括：
根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置；
根据信号的空域频率计算对应的信号带宽；
计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；
基于所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计。


2.如权利要求1所述的杂波秩估计方法，其特征在于，所述根据不确定先验知识确定等效采样阵列的阵元位置包括：
获取对应于所述阵列雷达第n个阵列单元和第m个脉冲回波的空时导向矢量分量模型；所述空时导向矢量分量模型表示为：



其中，比值为所述利用不确定先验知识确定的来自第q个方位角的信号的第i个多普勒频率，fs(q)为来自第q个方位角的信号的空域频率，且表示为：









以及fs(q)表示为：



并且，d0，λ0，Tr，θ，φ分别表示半波长间距、信号波长、最小脉冲重复频率、俯仰角、方位角，vp′和ψ′分别表示测量的机载平台速度和偏航角，Δψm和Δvpm分别表示机载平台速度和偏航角的不确定性先验知识，Me为来自第q个方位角的信号的多普勒频率总个数，d(n-1)为等效采样阵列的第n个阵元相对于第一个阵元的相对位置，单位为d0，t(m-1)为第m个脉冲相对于第一个脉冲的发射时刻，单位为Tr；
基于所述空时导向矢量分量模型确定等效采样阵列的阵元位置；所述等效采样阵列的阵元位置表示为：





3.如权利要求2所述的杂波秩估计方法，其特征在于，所述根据信号的空域频率计算对应的信号带宽包括：
将信号的空域频率代入预设的信号带宽计算公式，计算来自第q个方位角的信号的信号带宽；所述信号带宽计算公式表示为：





4.如权利要求2所述的杂波秩估计方法，其特征在于，在等效采样阵列为均匀线性阵列时，所述计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径包括：
根据预设的第一等效孔径计算公式，计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；所述第一等效孔径计算公式表示为：



其中，为阵元位置为的第i个等效采样阵列的阵列孔径；
所述基于所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计包括：
将所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径代入预设的第一杂波秩估计公式，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计；所述第一杂波秩估计公式表示为：



其中，为来自第q个方位角的信号的信号带宽，Q为方位角的总数量，为利用不确定先验知识计算的来自第q个方位角信号的Me个等效采样阵列的阵列孔径集合，max(·)为最大值函数。


5.如权利要求2所述的杂波秩估计方法，其特征在于，当等效采样阵列为稀疏阵列时，所述计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径包括：
根据预设的第二等效孔径计算公式，计算对应于所述阵元位置的等效采样阵列的阵列孔径；所述第二等效孔径计算公式表示为：



其中，K为所述稀疏阵列所划分出的连续子阵列的总数；
所述基于所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计包括：
将所述信号带宽以及所述等效采样阵列的阵列孔径代入预设的第二杂波秩估计公式，对阵列雷达预设杂波片方向角的杂波秩进行估计；所述第二杂波秩估计公式表示为：



其中，为来自第q个方位角的信号的信号带宽，Q为方位角的总数量，为来自第q个方位角的信号的最大阵列孔径的等效采样阵列的第k...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳召成，汪小叶，何凯旋，黄建军，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44