基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于滑窗滤波响应损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法。其实现步骤是：1.滑窗距离分段设计；2.空时自适应降维处理；3.滤波响应损失建模；4.距离单元配准；5.滤波响应损失判决。本发明专利技术同时提供一种基于滑窗滤波响应损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别系统。本发明专利技术结合天基雷达广域探测能力以及离散强散射点的非均匀场景分布特性，通过统计不同分段数据对应的空时自适应处理滤波响应损失，提升真实目标与离散旁瓣杂波的容错判决能力。同时引入了样本分段配准思想，避免了场景边缘杂波抑制能力差的缺陷，实现简单，稳健性高，为天基雷达非均匀环境杂波稳健抑制提供了一种有效途径。有效途径。有效途径。

【技术实现步骤摘要】
基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法及系统


[0001]本专利技术属于雷达
，涉及基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法及系统，适用于非均匀环境的天基雷达杂波抑制。

技术介绍

[0002]天基雷达视场范围广，地物分布情况复杂，回波中离散旁瓣杂波主要出现在具有离散强散射点的非均匀区域，考虑到这类非均匀场景中不同回波距离段对应的样本差异较大，对于特定的非均匀样本判别标准，不同的样本集对应的样本判定结果也不同。
[0003]目前，国内外针对天基雷达离散旁瓣杂波识别研究主要包括两类。第一种是合成通道增益方法，该方法通过比较空时自适应处理后合成通道高增益窄波束天线和独立通道低增益宽波束天线输出，判断候选目标是否为真实目标。理想情况下，若目标位于天线波束中心指向位置，则合成通道增益约等于10log
10
N2，其中N为天线通道数目。若该候选目标来自天线旁瓣，则合成通道幅度无法相参积累，导致合成通道增益低于上述理想值。根据候选目标合成通道增益与独立通道增益的差异，可实现离散旁瓣杂波的剔除。第二种是滤波响应损失方法，该方法通过分析滤波前后候选目标点能量损失，对离散旁瓣杂波进行识别。经过空时自适应处理，离散旁瓣杂波和真实目标在距离多普勒平面均视为候选目标，但由于空时导向矢量指向主瓣目标区域，杂波抑制处理后离散旁瓣杂波能量损失较大。在此基础上，有学者利用多个空时导向矢量约束方法对离散旁瓣杂波进行识别，首先，利用指向目标和非目标区域的两个空时导向矢量构建最优权矢量并进行空时自适应处理，接着比较处理后相同位置候选目标的能量损失，损失值较大的判决为真实目标，反之视为离散旁瓣杂波。上述两类方法在一定程度上为离散旁瓣杂波识别提供了有效手段，然而真实目标一般不处于天线波束指向中心位置，导致合成通道增益方法无法达到理想通道增益。此外，虽然离散旁瓣杂波经过滤波响应损失方法处理后可形成较大的损失量，但滤波后目标同样存在能量损失。
[0004]因此，已有方法无法显著提升真实目标和离散旁瓣杂波的容错判别能力，需要进一步研究适用于天基雷达的大视场稳健离散旁瓣杂波识别方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于滤波损失的离散旁瓣杂波识别方法及系统，解决天基雷达非均匀环境杂波稳健抑制问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法，包括：
[0008]对观测场景对应的天基雷达多通道回波进行滑窗距离分段；
[0009]对滑窗前后观测场景对应的天基雷达多通道回波进行空时自适应降维处理；
[0010]根据空时自适应降维处理结果，对滑窗前后观测场景对应的天基雷达多通道回波图像进行距离单元配准，在配准后的两幅图像中依次统计超过恒虚警门限的检测点，并加
入离散旁瓣杂波候选集合；
[0011]建立滤波响应损失模型，所述滤波响应损失模型为其中E_in为杂波抑制前候选目标所在单元的能量，E_out为杂波抑制后候选目标所在单元的能量；
[0012]对于离散旁瓣杂波候选集合中的任意候选目标，计算其滑窗前的滤波响应损失Loss1和滑窗后的滤波响应损失Loss2，根据滤波响应损失判决准则判断该候选目标是否为离散旁瓣杂波，实现天基雷达离散旁瓣杂波识别。
[0013]优选的，所述对观测场景对应的天基雷达多通道回波进行滑窗距离分段时，假设滑窗前观测场景对应的天基雷达多通道回波样本集为X1，滑窗后观测场景对应的天基雷达多通道回波样本集为X2，X1对应的最优权矢量为w1，X2对应的最优权矢量为w2，X1的空时自适应处理结果result1和X2的空时自适应处理结果result2满足：
[0014][0015][0016]优选的，进行空时自适应降维处理的方式如下：
[0017]假设天线阵列采用正侧视模型，雷达天线通道数目为N，相参处理间隔时间内每个阵元接收脉冲数目为K，距离门个数为L，若第l个距离环包括C
l
块杂波，则第l个距离环的回波数据表示为：
[0018][0019]其中G
i
为第i块杂波的回波强度，G
target
为目标的回波强度，代表Kronecker积操作，N
l
表示噪声，和分别表示第i块杂波的时域导向矢量和空域导向矢量，和代表目标的时域导向矢量和空域导向矢量；
[0020]假设降维矩阵T是NK
×
PQ矩阵，P和Q分别代表降维后的系统空域和时域自由度，利用线性约束最小方差准则，自适应最优权表示如下：
[0021]w＝
μ
R
‑1s
[0022]上式中降维后的杂波协方差矩阵R和目标空时导向矢量s表示为
[0023][0024][0025]其中(
·
)
‑1和(
·
)
H
分别表示求逆和共轭转置操作。
[0026]优选的，和满足：
[0027][0027][0028]其中f
r
表示脉冲重复频率，V为雷达平台飞行速度，λ为载波波长，θ
tar
为目标与雷达的空间锥角，v为目标的径向速度，d为阵元间距，exp和cos分别代表指数运算和余弦运
算，上标T为转置操作，j＝sqrt(
‑
1)。
[0029]优选的，在距离多普勒域，假设x代表候选目标所在单元回波，则E_in＝|x
H
x|，E_out＝|w
H
x|2，w为x对应的最优权矢量。
[0030]优选的，
[0031]滤波响应损失判决准则设置如下：
[0032][0033]η为滤波响应损失判决门限。
[0034]一种基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别系统，包括滑窗距离分段模块、空时自适应降维处理模块、离散旁瓣杂波候选集合生成模块、滤波响应损失计算模块、离散旁瓣杂波识别模块；
[0035]滑窗距离分段模块：对观测场景对应的天基雷达多通道回波进行滑窗距离分段；
[0036]空时自适应降维处理模块：对滑窗前后观测场景对应的天基雷达多通道回波进行空时自适应降维处理；
[0037]离散旁瓣杂波候选集合生成模块：根据空时自适应降维处理模块的处理结果，对滑窗前后观测场景对应的天基雷达多通道回波图像进行距离单元配准，在配准后的两幅图像中依次统计超过恒虚警门限的检测点，将其加入离散旁瓣杂波候选集合；
[0038]滤波响应损失计算模块：建立滤波响应损失模型，所述滤波响应损失模型为其中E_in为杂波抑制前候选目标所在单元的能量，E_out为杂波抑制后候选目标所在单元的能量；
[0039]离散旁瓣杂波识别模块：对于离散旁瓣杂波候选集合中的任意候选目标，利用滤波响应损失计算模块计算其滑窗前的滤波响应损失Loss1和滑窗后的滤波响应损失Loss2，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法，其特征在于包括：对观测场景对应的天基雷达多通道回波进行滑窗距离分段；对滑窗前后观测场景对应的天基雷达多通道回波进行空时自适应降维处理；根据空时自适应降维处理结果，对滑窗前后观测场景对应的天基雷达多通道回波图像进行距离单元配准，在配准后的两幅图像中依次统计超过恒虚警门限的检测点，并加入离散旁瓣杂波候选集合；建立滤波响应损失模型，所述滤波响应损失模型为其中E_in为杂波抑制前候选目标所在单元的能量，E_out为杂波抑制后候选目标所在单元的能量；对于离散旁瓣杂波候选集合中的任意候选目标，计算其滑窗前的滤波响应损失Loss1和滑窗后的滤波响应损失Loss2，根据滤波响应损失判决准则判断该候选目标是否为离散旁瓣杂波，实现天基雷达离散旁瓣杂波识别。2.根据权利要求1所述的一种基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法，其特征在于，所述对观测场景对应的天基雷达多通道回波进行滑窗距离分段时，假设滑窗前观测场景对应的天基雷达多通道回波样本集为X1，滑窗后观测场景对应的天基雷达多通道回波样本集为X2，X1对应的最优权矢量为w1，X2对应的最优权矢量为w2，X1的空时自适应处理结果result1和X2的空时自适应处理结果result2满足：满足：3.根据权利要求1所述的一种基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法，其特征在于，进行空时自适应降维处理的方式如下：假设天线阵列采用正侧视模型，雷达天线通道数目为N，相参处理间隔时间内每个阵元接收脉冲数目为K，距离门个数为L，若第l个距离环包括C
l
块杂波，则第l个距离环的回波数据表示为：其中G
i
为第i块杂波的回波强度，G
target
为目标的回波强度，代表Kronecker积操作，N
l
表示噪声，和分别表示第i块杂波的时域导向矢量和空域导向矢量，和代表目标的时域导向矢量和空域导向矢量；假设降维矩阵T是NK
×
PQ矩阵，P和Q分别代表降维后的系统空域和时域自由度，利用线性约束最小方差准则，自适应最优权表示如下：w＝
μ
R
‑1s上式中降维后的杂波协方差矩阵R和目标空时导向矢量s表示为降维后的杂波协方差矩阵R和目标空时导向矢量s表示为其中(
·
)
‑1和(
·
)
H
分别表示求逆和共轭转置操作。
4.根据权利要求3所述的一种基于滑窗滤波损失的天基雷达离散旁瓣杂波识别方法，其特征在于，和满足：满足：其中f
r
表示脉冲重复频率，V为雷达平台飞行速度，λ为载波波长，θ

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文海，李渝，段崇棣，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：