一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法技术

一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法，属于雷达杂波抑制技术领域。本发明专利技术是为了解决在对三坐标雷达的信号进行杂波处理时，没有基于空域自适应处理的方法，而导致雷达对目标的探测准确率不高的问题。本发明专利技术所述的方法包括：获取杂波信号；计算导向矢量；获取杂波样本，根据杂波样本估计出杂噪协方差矩阵；根据杂噪协方差矩阵和导向矢量得到最优空域导向矢量；根据最优空域加权矢量和导向矢量计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号。本发明专利技术用于雷达杂波信号的处理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法
本专利技术涉及一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法。属于雷达杂波抑制

技术介绍
基于自适应处理的俯仰维杂波抑制算法适用于多种体制雷达，本专利技术以防空警戒三坐标雷达(以下简称三坐标雷达)为例进行说明。作为现代防空系统中的骨干雷达，三坐标雷达能对指定空域内多目标进行搜索、截获与跟踪，能同时测量目标的距离、方位和高度。三坐标雷达在实际目标探测中，除了面临有源干扰的威胁，更为常见的是面临各种外界自然环境干扰(地杂波、海杂波和气象杂波等)和雷达系统内部噪声的影响，导致运动目标的回波信号被严重干扰或淹没，所以研究三坐标雷达杂波抑制的方法可以有效提高该型雷达的目标检测能力。同背景杂波运动速度相比，目标速度一般要大很多，因此，可以借助两者的多普勒频移来进行区分和抑制，其中动目标显示(MovingTargetIndication，MTI)技术和动目标检测(MovingTargetDetection，MTD)技术是两种常用且有效的杂波抑制处理技术。MTI技术等效于高通滤波器，通过对相同距离单元的多组脉冲数据进行加权求和，将地物杂波和速度较慢的杂波对消掉，从而提升信杂比，提高目标检测概率。MTD技术通过一组带通滤波器覆盖整个重复频率范围，实现目标能量积累的同时将杂波抑制掉。除了时域处理，还可以考虑通过空域对杂波进行抑制。空域自适应处理是一种实用的信号处理技术，在干扰抑制、杂波抑制等领域具有广泛的应用价值。空域自适应处理通过对空域接收信号加权，使得滤波后信号的信杂噪比最小，获得统计最优性能。最小方差无失真响应(MinimumVarianceDistortionlessResponse，MVDR)算法，利用杂波样本估计杂波空域协方差矩阵，根据协方差矩阵和期望目标导向矢量获得空域处理的加权向量来代替常规的波束形成。本专利技术中针对三坐标雷达背景，采用空域自适应处理的思想，在俯仰维使用MVDR算法，从而达到杂波抑制的效果。
技术实现思路
本专利技术是为了解决在对三坐标雷达的信号进行杂波处理时，没有基于空域自适应处理的方法，而导致雷达对目标的探测准确率不高的问题，现提出一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法。一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法，包括：步骤一、获取杂波信号，若获取的杂波信号是阵元域信号x，则执行步骤二，若获取的杂波信号是波束域信号z，则执行步骤三；步骤二、在变换矩阵T未知的情况下，执行步骤二一；在变换矩阵T已知的情况下，执行步骤二二；T＝[a0(θ1)…a0(θN)]T，其中，θ1…θN为感兴趣的N个波束；步骤二一、计算得到阵元域导向矢量a0；获取杂波样本，根据杂波样本估计出阵元域杂噪协方差矩阵Rc+n；根据a0和Rc+n计算得到阵元域最优空域加权矢量wopt；根据wopt和a0计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号。步骤二二、根据T将阵元域信号x降维到阵元域，的得到波束域信号在，z＝Tx，其中，表示N维复行向量集合；根据T将a0降维得到波束域导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号；步骤三、在变换矩阵T未知的情况下，执行步骤三一；在变换矩阵T已知的情况下，执行步骤三二；步骤三一、提取一个波束域下的脉冲回波信号内，目标在距离-俯仰域的最大值所在的距离单元的俯仰维向量，并根据该向量的最大值进行归一化处理，得到波束域的目标导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号；步骤三二、根据T计算得到波束域导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号。有益效果在防空警戒三坐标雷达体制下，可以考虑空域自适应处理来进行杂波抑制。根据杂波俯仰域信号在相近的距离单元有较强的相关性，可以通过在距离域选择杂波样本来估计杂噪协方差矩阵；根据实际目标在俯仰域的实测数据情况，选择噪声背景下的目标俯仰域信息作为目标导向矢量的参考，提取一个脉冲内的目标在距离-俯仰域的最大值所在距离单元的俯仰维数据作为导向矢量；计算得到空域加权矢量，用于对波束域信号进行线性空域滤波处理。空域自适应滤波处理从接收信号的空域入手，采用最小方差无失真响应算法来达到有效的杂波抑制效果，同时还可以与传统的时域杂波抑制算法进行级联，进一步提高杂波抑制的效果。附图说明图1为距离域选择杂波样本示意图；图2为噪声背景下实际目标俯仰-距离图；图3为某方位角下俯仰域自适应滤波处理前后结果图；图4为杂波抑制前三坐标雷达距离-方位杂波图；图5为经俯仰域自适应滤波处理后三坐标雷达距离-方位杂波图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法，包括：步骤一、获取杂波信号，若获取的杂波信号是阵元域信号x，则执行步骤二，若获取的杂波信号是波束域信号z，则执行步骤三；步骤二、在变换矩阵T未知的情况下，执行步骤二一；在变换矩阵T已知的情况下，执行步骤二二；T＝[a0(θ1)…a0(θN)]T，其中，θ1…θN为感兴趣的N个波束，T根据阵列几何构型和俯仰域波束方向信息计算得到，一般情况下，当N<M时能够达到降维效果；步骤二一、计算得到阵元域导向矢量a0；获取杂波样本，根据杂波样本估计出阵元域杂噪协方差矩阵Rc+n；根据a0和Rc+n计算得到阵元域最优空域加权矢量wopt；根据wopt和a0计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号。步骤二二、根据T将阵元域信号x降维到阵元域，的得到波束域信号在，z＝Tx，其中，表示N维复行向量集合；根据T将a0降维得到波束域导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号；步骤三、在变换矩阵T未知的情况下，执行步骤三一；在变换矩阵T已知的情况下，执行步骤三二；步骤三一、提取一个波束域下的脉冲回波信号内，目标在距离-俯仰域的最大值所在的距离单元的俯仰维向量，并根据该向量的最大值进行归一化处理，得到波束域的目标导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号；步骤三二、根据T计算得到波束域导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法，其特征在于，包括：/n步骤一、获取杂波信号，若获取的杂波信号是阵元域信号x，则执行步骤二，若获取的杂波信号是波束域信号z，则执行步骤三；/n步骤二、在变换矩阵T未知的情况下，执行步骤二一；在变换矩阵T已知的情况下，执行步骤二二；T＝[a

【技术特征摘要】
1.一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法，其特征在于，包括：
步骤一、获取杂波信号，若获取的杂波信号是阵元域信号x，则执行步骤二，若获取的杂波信号是波束域信号z，则执行步骤三；
步骤二、在变换矩阵T未知的情况下，执行步骤二一；在变换矩阵T已知的情况下，执行步骤二二；T＝[a0(θ1)…a0(θN)]T，其中，θ1…θN为感兴趣的N个波束；
步骤二一、计算得到阵元域导向矢量a0；获取杂波样本，根据杂波样本估计出阵元域杂噪协方差矩阵Rc+n；根据a0和Rc+n计算得到阵元域最优空域加权矢量wopt；根据wopt和a0计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号。
步骤二二、根据T将阵元域信号x降维到阵元域，的得到波束域信号在，z＝Tx，其中，表示N维复行向量集合；根据T将a0降维得到波束域导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号；
步骤三、在变换矩阵T未知的情况下，执行步骤三一；在变换矩阵T已知的情况下，执行步骤三二；
步骤三一、提取一个波束域下的脉冲回波信号内，目标在距离-俯仰域的最大值所在的距离单元的俯仰维向量，并根据该向量的最大值进行归一化处理，得到波束域的目标导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号；
步骤三二、根据T计算得到波束域导向矢量获取杂波样本，根据杂波样本估计出波束域杂噪协方差矩阵根据和计算得到波束域最优空域加权矢量根据和计算得到滤波后目标所在空域处的输出结果，即经过杂波抑制处理后的信号。


2.根据权利要求1所述一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤二一计算得到的阵元域导向矢量a0表示为：



其中，d阵元间距，λ为载波波长，θ为目标期望方位角，M为阵元个数，j表示数学虚数的符号，j2＝-1。


3.根据权利要求2所述一种基于俯仰域自适应处理的杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤二一中根据杂波...

【专利技术属性】
技术研发人员：于雷，刘家豪，位寅生，郭跃宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23