一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法，机载频率分集阵列雷达目标和杂波数据采集；快速运动目标角度多普勒散焦分析；基于主瓣幅度响应约束的稳健FDA空时自适应处理方法；杂波抑制和快速运动目标检测。本发明专利技术具有基于幅度响应约束技术，在目标感兴趣的空时域内设计了主瓣空时响应约束来解决目标空时导向矢量严重失配的问题；在快速运动目标角度‑多普勒散焦区域设计了非聚焦空时响应约束，并建立了包含杂波协方差矩阵非理想因素的稳健FDA‑STAP优化问题，得到了稳健FDA‑STAP权矢量，获得了更加精确的主瓣指向，从而提升了机载频率分集阵列雷达对快速运动目标的检测性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法
本专利技术涉及运动目标检测
，具体为一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法。
技术介绍
近年来，频率分集阵列雷达通过在阵元之间增加一个比较小的频率增量从而可以灵活地控制其波束扫描。传统的相控阵雷达的方向图并不是距离相关的，而频率分集阵列雷达能够产生距离相关的发射方向。频率分解阵列雷达这种距离-角度相关的方向图能够将发射能量聚焦到一个期望的距离-角度空间。学者们通过对频率增量进行设计来获得点状的距离-角度方向图，如：非线性递增的频率增量、时间调制的频率增量、多载频频率增量、随机频率增量和Coprime频率增量等。频率分集阵列的这种特殊的结构使得其具有空间、时间和频率相关的自由度，因而频率分集阵列可以执行各种各样的任务。FDA-STAP雷达利用额外的距离维自由度，可以抑制距离相关的杂波和干扰。但是，FDA-STAP雷达额外的距离维自由度将会引起高速运动目标的角度-多普勒散焦，导致目标空时导向矢量的严重失配问题。为了解决目标导向矢量严本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法，其特征在于：机载频率分集阵列雷达目标和杂波数据采集；快速运动目标角度多普勒散焦分析；基于主瓣幅度响应约束的稳健FDA空时自适应处理方法；杂波抑制和快速运动目标检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法，其特征在于：机载频率分集阵列雷达目标和杂波数据采集；快速运动目标角度多普勒散焦分析；基于主瓣幅度响应约束的稳健FDA空时自适应处理方法；杂波抑制和快速运动目标检测。


2.根据权利要求1所述的一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法，其特征在于：机载频率分集阵列雷达目标和杂波数据采集：
通过机载平台上的频率分集天线阵列接收目标、杂波和噪声的回波数据；正侧视机载频率分集阵列雷达的阵元个数为N，发射脉冲个数为K，阵元间隔为d，脉冲重复频率为fPRF，平台飞行方向为vp；对于目标接收的回波信号，经过下变频和匹配滤波后，进行接收端波束形成，可以得到接收到的慢速运动目标的空时快拍数据；



其中，αt表示目标的复幅度，a(fa(ψt),fr(rt))、b(fd(ψt,vt))、aa(fa(ψt))和ar(fr(rt))分别表示目标的空域导向矢量、时域导向矢量、角度导向矢量和距离导向矢量，fa(ψt)＝dcos(ψt)/λ、fr(rt)＝-2Δfrt/c和fd(ψt,vt)＝2(vpcos(ψt)+vt)/(λfPRF)分别表示目标的角度频率、距离频率和归一化多普勒频率，ψt和rt分别表示目标的空间锥角和距离，Δf为频率增量，vt为目标相对于雷达平台的径向速度；
FDA-STAP雷达任意距离门的杂波回波可以建模为均匀分布在整个角度域的所有独立杂波散射块的叠加；因此，不考虑距离模糊，FDA-STAP雷达接收到的单个距离门的空时杂波样本数据为



其中，Nc表示单个距离门统计独立的杂波块的个数，a(fa(ψi),fr(ri))和b(fd(ψi,0))分别表示第i个杂波块的空域导向矢量和时域导向矢量，αi表示第i个杂波块的复幅度，ψi和ri分别为相应的空间锥角和距离；
假设xn表示噪声，则机载平台频率分集阵列天线接收到的单个距离门整个接收到的包含目标、杂波和噪声的回波信号可以表示为
x＝xt+xc+xn3。


3.根据权利要求1所述的一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法，其特征在于：快速运动目标角度多普勒散焦分析：
公式1给出的是慢速运动目标的接收回波信号，这里与频率增量相关的额外部分的数值非常小可以忽略不计，但是对于机载频率分集阵列雷达观测的快速运动目标来说，与频率增量相关的部分的数值比较大，考虑不同阵元的载频不同，那么，目标的角度频率和归一化多普勒频率分别表示为






其中，λn表示第n个发射阵元的载频，在这种情况下，第n个阵元和第k个脉冲接收的目标信号可以重新表示为



其中，Δfa＝dΔfcos(ψt)/c表示角度调制频率，Δfd＝2(vpcos(ψt)+vt)Δf/(cfPRF)表示角度-多普勒散焦因子；因此，真实快速运动目标的空时导向矢量可以表示为



其中，g1(ψt)和g2(ψt,vt)分别表示角度调制导向矢量和角度-多普勒散焦导向矢量，它们的具体表示形式为






从公式7、8和9可以看出，不同于慢速运动目标，由于角度-多普勒散焦导向矢量的存在，使得快速运动目标在角度-多普勒域是散焦的。


4.根据权利要求1所述的一种基于主瓣幅度响应控制的机载频率分集阵列雷达快速运动目标检测方法，其特征在于：基于主瓣幅度响应约束的稳健FDA-STAP方法：
空时响应函数可以视为阵列响应从一维到二维的扩展，下面采用空时响应函数来约束STAP权矢量；对于FDA-STAP雷达，空时响应函数G(fS,fD)的具体表示形式如下
G(fS,fD)＝wHs(fS,fD)10

【专利技术属性】
技术研发人员：李志汇，师俊朋，周青松，毛云祥，潘继飞，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34