基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，包括：获取目标回波信号；对宽带回波信号进行距离采样，得到采样后目标回波信号；对采样后的目标回波信号进行傅里叶变换，得到距离频域的目标回波信号；对距离频域的目标回波信号进行匹配滤波处理，得到匹配滤波后的目标回波信号；根据预设的相位补偿因子，对匹配滤波后的目标回波信号在各阵元和各脉冲之间的包络走动进行补偿，得到补偿后的目标回波信号；对补偿后的目标回波信号进行逆傅里叶变换，得到距离时域的目标回波信号；将距离时域的回波信号进行空时自适应处理，对杂波和噪声进行抑制。本发明专利技术能够提升效果越明显。效果越明显。效果越明显。

【技术实现步骤摘要】
基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及一种基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法。

技术介绍

[0002]机载雷达能够减小地球曲率和地形的限制，探测到更远的低空目标，获取更多的场景信息；但同时，也面临着十分复杂的电磁环境，其中最主要的就是地杂波的影响，地杂波分布广，范围大，来自各个方向的散射点的速度各不相同，导致杂波在空时二维的耦合，反映在杂波谱上就会出现多普勒展宽的现象；杂波谱在空时二维展宽，严重影响目标检测性能。其中，空时自适应处理联合空时两维进行自适应滤波，能够较好地匹配杂波，是公认的机载雷达信号处理的关键技术。
[0003]传统空时自适应处理方法是基于窄带假设建立的，认为回波信号在阵元间和脉冲间的包络具有一致性。然而，对于机载宽带雷达而言，随着带宽的增大，雷达系统的分辨率显著提高，无法再像窄带雷达那样忽略孔径渡越时间或一个相干处理时间内的走动距离；在极端情况下，目标可能会跨越多个距离单元，相干积累后能量降低，不利于目标检测。同时，杂波脊随频率的变化不能忽略，杂波谱出现了明显的展宽现象，杂波复杂度提高，传统STAP技术杂波抑制性能下降。
[0004]相关技术中，Hoffman等人在2000年提出了一种基于子带划分的机载宽带雷达STAP方法，该方法首先将回波数据变换到距离频域，然后将变换后的数据划分成若干子带，再分别使用窄带STAP进行处理，最后再将所有结果变换回时域进行合并；采用子带法在划分子带数足够多的情况下，可以取得接近最优的性能，但是由于每个子带都需要独立地进行训练样本的挑选、协方差矩阵的估计和求逆以及空时自适应处理，该方法会带来大量的计算量和对训练样本的需求。
[0005]因此，亟需改善现有技术中存在的缺陷。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，包括：
[0008]获取目标回波信号；
[0009]对所述宽带回波信号进行距离采样，得到采样后目标回波信号；
[0010]对所述采样后的目标回波信号进行傅里叶变换，得到距离频域的目标回波信号；
[0011]对所述距离频域的目标回波信号进行匹配滤波处理，得到匹配滤波后的目标回波信号；
[0012]根据预设的相位补偿因子，对所述匹配滤波后的目标回波信号在各阵元和各脉冲
之间的包络走动进行补偿，得到补偿后的目标回波信号；
[0013]对所述补偿后的目标回波信号进行逆傅里叶变换，得到距离时域的目标回波信号；
[0014]将所述距离时域的回波信号进行空时自适应处理，对杂波和噪声进行抑制。
[0015]本专利技术的有益效果：
[0016]本专利技术提供的一种基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，将匹配滤波后的频域数据乘以一个相位补偿因子，精准地补偿了目标信号在阵元间和脉冲间的距离走动，实现了目标信号的包络对齐，之后仅需进行一次传统STAP即可；如此，能够降低运算量的同时，能够提升宽带杂波抑制和目标检测性能；且当阵元间和脉冲间的距离走动量越大时，提升效果越明显。
[0017]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例提供的基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法的一种流程图；
[0019]图2(a)是本专利技术实施例提供的在主波束指向阵面法向条件下窄带EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0020]图2(b)是本专利技术实施例提供的在主波束指向阵面法向条件下子带EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0021]图2(c)是本专利技术实施例提供的在主波束指向阵面法向条件下频域补偿EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0022]图2(d)是本专利技术实施例提供的在主波束指向阵面法向条件下改善因子曲线的一种示意图；
[0023]图3(a)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫条件下窄带EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0024]图3(b)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫条件下子带EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0025]图3(c)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫条件下频域补偿EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0026]图3(d)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫条件下改善因子曲线的一种示意图；
[0027]图4(a)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫角度增大时窄带EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0028]图4(b)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫角度增大时子带EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0029]图4(c)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫角度增大时频域补偿EFA距离多普勒输出的一种示意图；
[0030]图4(d)是本专利技术实施例提供的在主波束偏扫角度增大时改善因子曲线的一种示意图。
具体实施方式
[0031]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0032]请参见图1所示，图1是本专利技术实施例提供的基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法的一种流程图，本专利技术所提供的一种基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，包括：
[0033]S101、获取目标回波信号。
[0034]具体而言，本实施例中，首先构建机载雷达模型，机载雷达模型包括N个线性均匀排布的阵元，发射阵元与接收阵元共用；其中，
[0035]发射阵元发射的线性调频信号u(t)的表达式为：
[0036][0037]其中，rect(
·
)为矩形窗函数，t为快时间变量，T
p
为脉冲宽度，e为自然底数，j为虚数单位，μ＝B/T
p
为线性调频斜率，B为信号带宽，f
c
为载频，为初始相位，π为圆周率；
[0038]接收阵元接收的宽带回波信号包括由目标回波信号、杂波回波信号和噪声信号三部分组成，其中，第n个阵元第m个脉冲接收到第s个目标回波信号X
s,n,m
(t)的表达式为：
[0039][0040][0041]其中，τ
n,m
为第m个脉冲信号经目标散射返回到第n个阵元的双程延时，R0为参考阵元发射参考脉冲时与目标之间的斜距，d为阵元间距，ψ为目标的空间锥角，v
r
为目标和载机的相对速度，c为光速。
[0042]S102、对宽带回波信号进行距离采样，得到采样后目标回波信号。
[0043]具体而言，本实施例中，经距离采样后，第n个阵元第m个脉冲在第l个距离单元的采样后的目标回波信号为：
[0044][0045]其中，T为脉冲重复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，其特征在于，包括：获取目标回波信号；对所述宽带回波信号进行距离采样，得到采样后目标回波信号；对所述采样后的目标回波信号进行傅里叶变换，得到距离频域的目标回波信号；对所述距离频域的目标回波信号进行匹配滤波处理，得到匹配滤波后的目标回波信号；根据预设的相位补偿因子，对所述匹配滤波后的目标回波信号在各阵元和各脉冲之间的包络走动进行补偿，得到补偿后的目标回波信号；对所述补偿后的目标回波信号进行逆傅里叶变换，得到距离时域的目标回波信号；将所述距离时域的回波信号进行空时自适应处理，对杂波和噪声进行抑制。2.根据权利要求1所述的基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，其特征在于，构建机载雷达模型，所述机载雷达模型包括N个线性均匀排布的阵元，发射阵元与接收阵元共用；其中，发射阵元发射的线性调频信号u(t)的表达式为：其中，rect(
·
)为矩形窗函数，t为快时间变量，T
p
为脉冲宽度，e为自然底数，j为虚数单位，μ＝B/T
p
为线性调频斜率，B为信号带宽，f
c
为载频，为初始相位，π为圆周率；接收阵元接收的所述宽带回波信号包括目标回波信号、杂波回波信号和噪声信号，其中，第n个阵元第m个脉冲接收到的目标回波信号X
s,n,m
(t)的表达式为：(t)的表达式为：其中，τ
n,m
为第m个脉冲信号经目标散射返回到第n个阵元的双程延时，R0为参考阵元发射参考脉冲时与目标之间的斜距，d为阵元间距，ψ为目标的空间锥角，v
r
为目标和载机的相对速度，c为光速。3.根据权利要求2所述的基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，其特征在于，第n个阵元第m个脉冲在第l个距离单元的采样后的目标回波信号为：其中，T为脉冲重复周期。所述采样后的目标回波信号表示为：
其中，X
n,m
为第n个阵元第m个脉冲的L个采样数据，L为快时间采样数。4.根据权利要求1所述的基于频域补偿的机载宽带雷达的空时自适应处理方法，其特征在于，所述距离频域的目标回...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彤，汪亮亮，李婧婕，曹俊祥，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：