基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法技术

本发明专利技术涉及基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法，包括：计算杂波在多普勒过采样条件下的慢时间维导向矢量矩阵和加窗

【技术实现步骤摘要】
基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法


[0001]本专利技术涉及信号处理
，尤其涉及基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法
。

技术介绍

[0002]雷达一般工作在复杂环境中，其回波通常会同时包含目标反射的信号及地物或海浪产生的杂波，当杂波功率过强时，会严重影响目标检测，造成目标丢失或形成虚警，因此杂波抑制是雷达信号处理中的重要环节
。
[0003]动目标检测（
MTD
）技术是工程实践中已经广泛应用的杂波抑制技术，该技术从频域出发，使用中心频率位于不同多普勒频点的滤波器组在慢时间维进行滤波从而在频域分离杂波与目标信号
。
从滤波器组设计角度看，
MTD
技术主要可分为以下三种：（1）使用动目标指示（
MTI
）滤波器级联离散时间傅里叶变换（
DFT
）
。
该类方法一方面可通过快速傅里叶变换（
FFT
）实现，有效减小计算量；另一方面可通过加窗降低副瓣，减小通道间的相互干扰，从而提高杂波抑制和多目标检测能力
。
但是，该类方法存在对于低速目标信噪比（
SNR
）损失较大
、
杂波抑制区域的灵活性不足等缺点
。
（2）基于协方差矩阵的自适应杂波抑制
。
该类方法通过对接收信号中杂波的协方差矩阵进行估计，再据此优化滤波器组系数，从而在保证目标
SNR
的前提下抑制杂波
。
该类方法环境适应性强，但是需要对杂波协方差矩阵进行准确估计，计算复杂度较高，涉及矩阵求逆运算的稳定性差，且无法使用加窗的方式来降低目标副瓣
。
（3）基于参数凸优化理论的滤波器组设计
。
该类方法通过构造杂波功率相关的代价函数和
SNR
损失
、
副瓣高度等约束条件，使用凸优化等优化理论求解滤波器组系数
。
该类方法可以在抑制杂波的同时保证各通道的
SNR
损失
、
副瓣高度等指标
。
但是，该类方法对于优化问题中代价函数
、
约束条件的参数敏感，在实际参数条件下优化得到的滤波器组系数可能存在杂波抑制能力不足的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法，解决了现有技术存在的不足
。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法，所述抑制方法包括：
[0006]计算杂波在多普勒过采样条件下的慢时间维导向矢量矩阵
F
C
，并计算加窗
MTD
的慢时间维等效滤波器组系数
F
；
[0007]根据多普勒维导向矢量矩阵公式计算加窗
MTD
结果中杂波在多普勒过采样条件下的多普勒维导向矢量矩阵并进行奇异值分解，结合单位矩阵得到杂波在多普勒过采样条件下的投影矩阵；
[0008]根据投影矩阵和慢时间维等效滤波器组系数
F
计算得到
FIR
滤波器组系数，并根据对慢时间采样数据
y
使用
FIR
滤波器组进行滤波，得到杂波抑制后
的
MTD
结果；
[0009]若慢时间采样数据量大，则使用加窗
FFT
处理后再进行杂波抑制
。
[0010]所述计算杂波在多普勒过采样条件下的慢时间维导向矢量矩阵
F
C
，并计算加窗
MTD
的慢时间维等效滤波器组系数
F
具体包括以下内容：
[0011]设置
MTD
多普勒通道数为
D
，积累脉冲个数为
M
，根据计算得到杂波在多普勒过采样条件下的慢时间维导向矢量矩阵
F
C
，其中，，为杂波多普勒过采样系数，为杂波多普勒所占单边通道数，
g
为杂波多普勒所占的第
g
个单边通道，
m
为第
m
个累积脉冲；
[0012]根据计算得到加窗
MTD
的慢时间维等效滤波器组系数
F
，其中，为元素全部为1的列向量，
w
为多普勒窗系数，，， 和分别表示
Hadamard
积和
Kronecker
积，表示转置，
d
为第
d
个
MTD
多普勒通道
。
[0013]所述根据多普勒维导向矢量矩阵公式计算加窗
MTD
结果中杂波在多普勒过采样条件下的多普勒维导向矢量矩阵并进行奇异值分解，结合单位矩阵得到杂波在多普勒过采样条件下的投影矩阵具体包括以下内容：
[0014]对杂波在多普勒过采样条件下的多普勒维导向矢量矩阵
G
作奇异值分解得到，其中，
U
为
D
×
(2G+1)
的左奇异向量矩阵，为
(2G+1)
×
(2G+1)
的奇异值矩阵，为
(2G+1)
×
(2G+1)
的右奇异向量矩阵；
[0015]设置单位矩阵为
I
，根据得到杂波在多普勒过采样条件下的投影矩阵
。
[0016]所述对慢时间采用数据
y
加窗
FFT
处理后进行杂波抑制具体包括以下内容：
[0017]通过对慢时间采样数据
y
进行加窗
FFT
处理得到
MTD
结果；
[0018]再根据进行杂波抑制，计算得到杂波抑制后的
MTD
结果
。
[0019]本专利技术具有以下优点：基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法，系数求解方式简单，避免了矩阵求逆稳定性差的问题，对不同工程应用均可快速设计实现，杂波抑制凹口深度和宽度可依靠参数
α
和
G
进行调整，可应对不同杂波场景，可在加窗条件下使用，能够在抑制杂波的同时降低非杂波区的多普勒副瓣，对较少的积累脉冲数可使用
FIR
滤波器组实现，以降低复杂度，对较多的积累脉冲数可在
FFT
后进行处理，以降低计算量
。
附图说明
[0020]图1为本专利技术的流程示意图；
[0021]图2为所有非杂波通道的幅度响应曲线对比示意图，（
a
）为
MTI
级联
FFT...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法，其特征在于：所述抑制方法包括：计算杂波在多普勒过采样条件下的慢时间维导向矢量矩阵
F
C
，并计算加窗
MTD
的慢时间维等效滤波器组系数
F
；根据多普勒维导向矢量矩阵公式计算加窗
MTD
结果中杂波在多普勒过采样条件下的多普勒维导向矢量矩阵并进行奇异值分解，结合单位矩阵得到杂波在多普勒过采样条件下的投影矩阵；根据投影矩阵和慢时间维等效滤波器组系数
F
计算得到
FIR
滤波器组系数，并根据对慢时间采样数据
y
使用
FIR
滤波器组进行滤波，得到杂波抑制后的
MTD
结果；若慢时间采样数据量大，则使用加窗
FFT
处理后再进行杂波抑制
。2.
根据权利要求1所述的基于动目标检测雷达的多普勒过采样投影杂波抑制方法，其特征在于：所述计算杂波在多普勒过采样条件下的慢时间维导向矢量矩阵
F
C
，并计算加窗
MTD
的慢时间维等效滤波器组系数
F
具体包括以下内容：设置
MTD
多普勒通道数为
D
，积累脉冲个数为
M
，根据计算得到杂波在多普勒过采样条件下的慢时间维导向矢量矩阵
F
C
，其中，，为杂波多普勒过采样系数，为杂波多普勒所占单边通道数，
g
为杂波多普勒所占的第
g
个单边通道，
m
为第
m
个累积脉冲；根据计算得到加窗
MTD
的慢时间维等效滤波器组系数
F
，其中，为元素全部...

【专利技术属性】
技术研发人员：隆兴望，朱玉军，王山川，张红萍，陶俊瞳，黄思文，张桂梅，唐录浩，蒋易霖，
申请(专利权)人：零八一电子集团有限公司，
类型：发明
国别省市：