基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法技术

本发明专利技术公开了基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法，涉及机载雷达信号处理技术领域，该方法利用具有距离选通特性的脉间捷变波形，通过从距离维选通本距离段回波后做子空间投影，得到本距离段杂波重构结果，并在距离段间循环迭代，消除各距离段杂波之间的相互影响，实现分距离段杂波重构，之后从接收回波中对消非本距离段的杂波实现折叠杂波抑制，并进行目标检测，有效提高了机载雷达对于远距离低速弱目标的探测能力。该方法具有实现简单、计算复杂度低、折叠杂波抑制效果好等诸多优势。好等诸多优势。好等诸多优势。

【技术实现步骤摘要】
基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法


[0001]本专利技术涉及机载雷达信号处理
，具体涉及一种基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法。

技术介绍

[0002]地基雷达受地球曲率的影响，探测距离有限，为了获得更远的探测距离，雷达被架设到了飞机上，机载雷达随之诞生。但机载雷达在下视搜索场景下，由于平台运动造成杂波谱多普勒扩展严重，极大压缩了动目标检测(Moving Target Detection,MTD)和脉冲多普勒(Pulse Doppler,PD)处理后多普勒维的清晰区。因此，机载雷达大多工作在中、高重频条件下，但由于发射波形的参数固定，中、高重频意味着严重的距离模糊，造成各脉冲重复周期(Pulse Repetition Time,PRT)内的杂波回波沿快时间维发生折叠，导致远距离目标需要与近距离强杂波竞争，这将造成机载雷达对于远距离低速弱目标的探测能力下降。为改善这一问题，当前应用最广泛的方法是空时自适应信号处理(Space
‑
Time Adaptive Processing,STAP)技本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据场景估计杂波分布的距离区间；步骤2：根据雷达参数确定杂波多普勒维覆盖范围；步骤3：对总回波进行沿快时间维向量化，获得向量化的总回波；步骤4：根据雷达参数确定杂波回波分部的最大距离段数P；并对每个待重构距离段编号为变量p，p取值为1,2,
…
,P，初始化p＝1；步骤5：根据雷达天线与杂波散射单元的几何关系，确定杂波子空间并构建第p距离段杂波投影矩阵；步骤6：设置第p距离段对应的接收滤波器组；步骤7：分距离段子空间投影重构各距离段杂波，得到第p距离段的杂波重构结果；步骤8：令p自增1，若p更新后p＞P，则重新令p＝1，重复步骤5至步骤7实现距离段间循环迭代，直到迭代过程收敛；步骤9：对每个距离段用向量化的总回波减去重构出的非本距离段杂波，得到每个距离段的杂波重构结果，并沿快时间维做逆向量化处理，完成对各距离段杂波的准确重构和对折叠杂波的有效抑制；步骤10：利用总回波减去重构出的各距离段杂波后，分距离段对场景中的目标进行检测，对于存在目标的距离段，构造目标的子空间，更新目标所在距离段的子空间，更新目标所在距离段的投影矩阵，重复步骤7
‑
10，直至总回波减去各距离段的重构结果小于设定的阈值，目标检测完成。2.如权利要求1所述的基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤1：根据场景估计杂波分布的距离区间，具体为：机载雷达的最大探测距离范围为[R
min
,R
max
]，其具体关系如式(1)：其中H为飞行高度，P
t
为雷达发射功率，G
t
为发射天线增益，A
r
为天线有效接收面积，σ为雷达照射区域的散射截面积，S
min
为接收机最小可检测信号；[R
min
,R
max
]即为杂波分布的距离区间。3.如权利要求1或2所述的基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤2：根据雷达参数确定杂波多普勒维覆盖范围，具体为：机载雷达相对于地面的飞行速度为V，波长为λ，则杂波多普勒维覆盖范围[f
dmin
,f
dmax
]由式(2)计算：4.如权利要求3所述的基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法，其
特征在于，所述步骤3：将总回波进行沿快时间维向量化，具体为：总回波为O，O是一个三维矩阵维度是M
×
N
×
PRTnum，其中M对应脉冲个数，N对应阵元个数，PRTnum对应一个PRT内的采样点数；沿快时间维对O做向量化，将三维矩阵转化为二维矩阵，得到向量化的总回波Vec(O)；Vec(O)的维度为MN
×
PRTnum。5.如权利要求4所述的基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤4：根据雷达参数确定杂波回波分部的最大距离段数P；根据步骤1中杂波分布的距离区间[R
min
,R
max
]与一个距离段对应的距离范围R
c
，由式(3)计算待重构距离段数P：其中表示向上取整。6.如权利要求5所述的基于距离选通与子空间投影的机载雷达折叠杂波抑制方法，其特征在于，所述步骤5：根据雷达天线与杂波散射单元的几何关系，确定杂波子空间并构建第p距离段杂波投影矩阵，具体为：通过雷达天线与杂波散射单元的几何关系得到，其中f
d
表示杂波散射单元的多普勒频率，θ为杂波散射单元与雷达天线在方位维的夹角，为杂波散射单元的俯仰角，α为偏航角，ψ为锥角，且满足定义角度
‑
多普勒平面为cosψ～f
d
/f
r
，其中f
r
表示脉冲重复频率PRF，则式(4)进一步表示为，对式(5)两边同时平方并化简得到，从式(6)可以看出，杂波谱是角度
‑
多普勒平面内的一簇椭圆方程；根据阵列放置形式的不同，即偏航角α取不同值，杂波在角度
‑
多普勒平面内的分布特性有所区别。以天线正侧视情况，即偏航角α＝0
°
时为例，介绍杂波子空间的构建方法。此时式(6)退化为一条直线：其中β＝2VT
r
/λ对应杂波脊在角度
‑
多普勒平面的斜率；设所构建杂波子空间的自由度为l，...

【专利技术属性】
技术研发人员：任丽香，刘子豪，范花玉，王鸿鑫，王朝旭，毛二可，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：