基于距离多普勒平面特征子空间杂波抑制的副瓣对消方法技术

本发明专利技术涉及基于距离多普勒平面特征子空间杂波抑制的副瓣对消方法，属于雷达信号处理技术领域，特别适用于杂波存在条件下雷达具有副瓣干扰抑制需求的领域；杂波幅度较强从而影响副瓣对消中干扰样本选择出现副瓣对消比等指标下降的场景。首先采集雷达中频回波数据下变频到基带经过脉冲压缩后，排列成雷达基带复数脉冲压缩后回波数据矩阵，接着根据基带脉冲压缩后噪声数据的模值设定门限并且进一步构造优化问题函数；然后初始化数据并按照约束门限分别求解低秩迭代矩阵和稀疏迭代矩阵；最后根据迭代后的最终稀疏迭代矩阵进行传统的雷达副瓣对消处理；从而可以有效提高雷达副瓣对消干扰对消比，抑制目标信噪比损失，进一步显著提高目标检测概率。著提高目标检测概率。著提高目标检测概率。

【技术实现步骤摘要】
基于距离多普勒平面特征子空间杂波抑制的副瓣对消方法
一

[0001]本专利技术属于雷达信号处理

二
技术介绍

[0002]随着现代相控阵雷达体制的日益成熟，采用主辅通道进行副瓣对消抑制从副瓣进入的压制或者欺骗干扰已经成为一种常用雷达抗干扰手段。但是随着干扰机的智能化发展和各种强杂波的影响，干扰样本的选取成为主要问题，样本选择的不准确会进一步影响副瓣对消的对消比等各种关键指标。解决上述副瓣对消干扰抑制效果急剧恶化的问题，需要采用相关措施舍弃杂波样本和目标样本，准确甄别干扰样本，并可以进行常规主辅通道的样本相关矩阵的计算；从而达到抑制副瓣进入的干扰，使得目标的检测概率得以保证，干扰和杂波信号引入的虚警概率下降。因此，针对强杂波存在背景条件下的雷达副瓣干扰抑制问题，正确甄选出干扰样本是采用副瓣对消抑制副瓣干扰，提高雷达目标检测概率的关键技术。
[0003]武汉滨湖电子有限责任公司在其申请的专利技术专利文献“一种雷达强杂波区副瓣对消方法”(公开号：CN114280552A，申请号：CN202100545506.7)中公开了一种基于雷达强杂波区副瓣对消方法。该方法主要是通过主辅通道分别进行MTD(运动目标检测)处理进行杂波抑制，然后通过每个通道分别进行传统副瓣对消方法进行杂波抑制。但是该方法采用动目标检测抑制杂波依赖多普勒特性，如果目标多普勒通道和杂波多普勒通道有一定重叠，该方法会严重失效；另外干扰信号如果具有多普勒特性，干扰副瓣会进入目标多普勒通道区，严重影响目标检测概率，所以此方法不具有普适性。
[0004]文献《基于实测数据的稀布阵雷达副瓣对消研究》(合肥工业大学学报,2012,Vol.35,pp:66
‑
69)中提出了利用“利用数字开环自适应旁瓣对消系统进行权值运算”。但是该算法没有对具体样本的选择进行详细阐述和说明，并且此方法也容易受到杂波存在条件下的干扰抑制性能下降的影响。同样不可避免的对于慢速目标和多普勒通带较大的杂波，由于对甄选干扰样本没有明确进行相关约束，会带来干扰抑制性能的急剧下降，从而影响目标检测。
三
技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对强杂波存在的条件下如何进行干扰抑制，在传统的雷达信号处理脉冲压缩之后副瓣对消的过程中，干扰样本受到强杂波的污染难以正确筛选时，提出一种不需要破坏原有信号处理流程、杂波干扰子空间区分明显、减少目标信噪比损失、有效抑制副瓣干扰的副瓣对消方法，以克服现有技术处理过程中干扰样本难以选择，目标信噪比损失严重、干扰抑制能力不足、工程实现复杂等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案包括：
[0007]首先采集雷达接收机的主辅通道中频雷达回波数据，并进行下变频处理到基带；经过基带脉冲压缩后按照一个相参脉组排列成雷达基带复数脉冲压缩后回波数据矩阵A＝
[A1；A2；A3；
…
A
M
‑1,A
M
]；其中矩阵A定义为M行N列的矩阵，矩阵中的每一个行向量A
i
表示一个雷达脉冲的所有距离单元复数回波数据，其中i＝1
…
M表示一个雷达回波相参脉组中共包含M个脉冲；复数向量A
i
＝[a1,a2,a3,
…
,a
N
‑1,a
N
]中的a
i
表示一个雷达脉冲中第i个距离单元对应的复数回波数据，i＝1
…
N表示一个雷达脉冲总共包含N个距离单元。设定采集的雷达基带数据脉冲压缩后的噪声数据模值为ε，那么可以设定约束门限为：
[0008][0009]其中参数K是超参数，P
f
表示希望达到的雷达检测虚警概率；构造目标优化矩阵X＝J+N+C+T；其中C、T、J、N分别代表具有杂波分量、目标分量、干扰分量以及噪声分量的雷达基带复数脉冲压缩后回波数据矩阵；根据雷达回波数据的稀疏性；并且结合杂波数据在不同距离单元以及不同脉冲之间具有很强的相关性；所以对于回波数据矩阵，进一步求解如下约束优化问题函数：
[0010][0011]其中符号||.||
*
表示求矩阵的核范数，||.||1表示求矩阵的l范数，参数λ代表正则化参数；上述约束优化问题进一步可以转化为带有正则化参数的无约束优化问题函数：
[0012][0013]其中参数α以及β表示正则化参数，符号||.||2表示求矩阵的2范数，接着初始化采集数据矩阵Y0为采集后处理得到的雷达基带复数脉冲压缩后回波数据矩阵A，初始化稀疏迭代矩阵X0＝0；并根据下式求解低秩迭代矩阵：
[0014]Z
k
＝SVD
μ
(Y
k
‑1‑
X
k
‑1)
[0015]其中SVD
μ
(
·
)表示以阈值μ的奇异值函数分解，即对应的奇异值大于等于μ后停止分解迭代，其中k＝1,2,3...D表示迭代的次数；结合上述步骤求解的低秩迭代矩阵，并根据下述公式求解稀疏迭代矩阵X
k
：
[0016]X
k
＝THR
σ
(Y
k
‑1‑
Z
k
)
[0017]其中THR
σ
(
·
)表示以阈值σ的l2范数分解，即对应的l2范数大于等于σ后停止分解迭代，并且设定阈值σ为超参数。上述低秩和稀疏迭代矩阵首先满足迭代阈值后停止计算，否则迭代次数到达D后停止迭代。迭代停止后可以得到低秩迭代矩阵Z
k
以及稀疏迭代矩阵X
k
，进而可以针对最终迭代后的稀疏迭代矩阵X
k
按照逐个脉冲进行传统的主辅通道雷达副瓣对消信号处理。
[0018]本专利技术可以有效提高雷达副瓣对消干扰对消比，抑制目标信噪比损失，进一步显著提高目标检测概率，解决了杂波和干扰都存在条件下的目标检测难题。
[0019]下面结合附图1对本专利技术做进一步详细描述。
四附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定，具体如下：
[0021]图1是本专利技术处理流程图。
[0022]图2是本专利技术具体实施例中存在杂波和噪声以及目标的原始时频图。
[0023]图3是本专利技术具体实施例中采用基于距离多普勒平面特征子空间杂波抑制的副瓣对消方法处理后的时频图。
[0024]图4是本专利技术具体实施例中采用基于距离多普勒平面特征子空间杂波抑制的副瓣对消方法处理和传统副瓣对消方法干扰对消比的比较图。
五具体实施方式
[0025]下面结合附图以及具体实施例来详细说明本专利技术，不作为对本专利技术的限定。本专利技术基于距离多普勒平面特征子空间杂波抑制的副瓣对消方法示意图如图1所示，优选的实现过程如下：
[0026]步骤一：首先采集雷达接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于距离多普勒平面特征子空间杂波抑制的副瓣对消方法，其特征在于：a)采集雷达接收机的主辅通道中频雷达回波数据，并进行下变频处理到基带；经过基带脉冲压缩后按照一个相参脉组排列成雷达基带复数脉冲压缩后回波数据矩阵A＝[A1；A2；A3；
…
A
M
‑1,A
M
]；其中矩阵A定义为M行N列的矩阵，矩阵中的每一个行向量A
i
表示一个雷达脉冲的所有距离单元复数回波数据，其中i＝1
…
M表示一个雷达回波相参脉组中共包含M个脉冲；复数向量A
i
＝[a1,a2,a3,
…
,a
N
‑1,a
N
]中的a
i
表示一个雷达脉冲中第i个距离单元对应的复数回波数据，i＝1
…
N表示一个雷达脉冲总共包含N个距离单元；b)设定采集的雷达基带数据脉冲压缩后的噪声数据的模值为ε，设定约束门限为：其中参数K是超参数，P
f
表示虚警概率；构造目标优化矩阵X＝J+N+C+T；其中C、T、J、N分别代表具有杂波分量、目标分量、干扰分量以及噪声分量的雷达基带复数脉冲压缩后回波数据矩阵；根据雷达回波数据的稀疏性，结合杂波数据在不同距离单元以及不同脉冲之间具有相关性，对于回波数据矩阵进一步求解约束优化问题函数：其中符号.
*
表示求矩阵的核范数，.1表示求矩阵的l范数，参数λ代表正则化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海龙，张志武，刘剑，张宁，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：