本发明专利技术公布了一种机载数字阵列雷达近程杂波高效自适应抑制方法，所述方法采用仅包含近程杂波的第一个填零脉冲为训练样本。同时，对天线阵元逐列在俯仰向进行降维形成俯仰和波束与俯仰差波束，并基于旁瓣相消原理利用俯仰差波束自适应对消俯仰和波束中的近程杂波。本发明专利技术能有效滤除每个距离单元接收信号中的近程杂波，且俯仰自适应滤波后俯仰和波束主波束保形性能好，运算量小，适合工程应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机载雷达杂波抑制领域中的一种。
技术介绍
机载雷达下视工作，地杂波频谱宽、强度大，对杂波进行有效抑制是提高探测性能的核心手段。空时自适应处理(STAP)是机载雷达杂波抑制的有效方法，如美国的E2-D机载预警雷达已成功采用此技术。STAP作为一种统计自适应处理算法，只有在杂波满足独立同分布(IID)条件下性能才能充分发挥。机载雷达一般采用脉冲多普勒(PD)体制。当雷达脉冲重复频率(PRF)选择中高频时，就会存在距离模糊，此时在一个距离单元内会同时接收多个距离环的杂波信号，其中第一次模糊距离的杂波距离最近，强度最大，文献定义为近程杂波，并对其特性进行了详尽的分析。在非正侧视阵时，近程杂波与远区杂波分布轨迹偏差极大，且近程杂波空时谱随距离变换极快，导致不同距离单元的杂波特性严重非平稳，后续STAP处理的杂波抑制性能急剧下降。针对距离非平稳杂波已有很多算法来补偿不同距离门之间的非均匀性，如自适应角度多普勒补偿、配准补偿等。但在距离模糊条件下，远区杂波和近程杂波构成了不同的杂波谱，补偿算法无法同时兼顾各次模糊距离的杂波。因此，此类算法无法改善后续STAP的杂波抑制性能。文献提出先采用俯仰滤波抑制近程杂波，进而采用STAP抑制远程杂波的信号处理方案，这是比较合理可行的有效方案。但在工程应用中，由于系统误差、训练样本数有限等条件限制，其性能也会下降。参考文献Brennan L E,Mallet J D,Reed I S. Theory of adaptive radar. IEEE Trans.On AES. 1973,9(2) :237-251.王永良，彭应宁.空时自适应信号处理.清华大学出版社.2000.Reed I S，Mallett J D, and Brennan L E. Rapid convergence rate inadaptive arrays. IEEE Trans. AES. 1974,10(6) :853-863.孟祥东.空时二维自适应信号处理与动目标检测.西安西安电子科技大学，2009.沈明威.机载雷达空时处理动目标检测技术研究.南京南京航空航天大学，2008.Kreyenkamp 0, Klemm R. Doppler compensation in forward-looking STAPradar IEEProcesings-Radar Sonar and Naviqation. 2001,148(5) :253-258.、Braham Himed, Zhang Yuhong, Abdelhak Hajjari. STAP With Angle-DopplerCompensation For Bistatic Airborne RadarsProceedings of the IEEE RadarConference. 2002, April 22-25 :311-317.Michael Zatman. Performance Analysis of the Derivative Based Updatingmethod Adaptive Sensor Array Processing. Workshop,Lincoln Lab，MA，March 2001.Kogon S，Michael Zatman. Bistatic STAP for airborne radar .Proceedings of ASAP2000 MIT Lincoln Lab. MA. March 2000.Lapierre, F D，Verly J G，Van Droogenbroeck. New solutions to theproblem of range dependence in bistatic STAP radarsProceedings of the IEEEInternational Radar Conference Piscataway NJ, USA. 2003，May 5-8 :452-459.Wenchong Xie，Yongliang Wang. New solution to Range-DependenceProblem in STAP Radar with HPRF. IEEE，Radar Conference,2007.Colone. F. Spectral Slope-based approach for mitigating bistaticSpace-Time Adaptive Processing clutter dispersion. IET Radar Sonar &Navigation. 2011,5(5) :593-603. 孟祥东、王彤等.机载相控阵雷达近程杂波抑制的俯仰向空域自适应算法.电子与信息学报，2010，32 (4) :948-952.
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术存在的缺陷，在俯仰空域自适应抑制思想的基础上进一步改进，提出了一种高效、鲁棒的近程杂波自适应抑制方法即。本专利技术为实现上述目的，釆用如下技术方案，其特征在于包括如下步骤I)训练样本选取釆用第一个填零脉冲作为训练样本用以估计自适应权值，此时数字阵列每个阵元接收信号中都只包含了近程杂波信息，则第I个距离单元天线阵面每列俯仰线阵第一个填零脉冲接收信号为X1 ；2)俯仰空域降维对每一列俯仰线阵，分别降维形成俯仰和波束与俯仰差波束，即 M(I) i=\ MnMAe = J^Ai-刀 A1 i=l;=M/2+1其中M为天线俯仰维阵元个数'Ki为每列第i个阵元在每个脉冲的输出信号；E E为每列M个阵元降维后形成的俯仰和波束；Ae为每列M个阵元降维后形成的俯仰差波束；其实E E、Ae对应为俯仰每列线阵输出信号与降维矩阵T的乘积，SP 「Uri,L ,1 i,L, ii/ =Sg\T= ’ ；T i(2) __1，L，1 1，L，l_Mx2其中S = (4)其中E为数学期望运算，( )H为共轭转置运算符；则We = R-I1R^(5)其中自相关矩阵Ra采用每列降维处理后第I个距离单元及邻近L个距离单元第 1+L/2一个填零脉冲的俯仰差波束输出信号估计得到，一般取L = 9，即i A= ^ 互相关矩 i 二 1-L12阵1^ ￡采用每列降维处理后第I个距离单元及邻近L个距离单元第一个填零脉冲俯仰和波 1+L/2束输出信号和俯仰差波束输出信号估计得到，一般取L = 9，即I = ^ ; i 二 1-L12由公式(3)、(4)、(5)，对第I个距离单元每一列俯仰线阵实现近程杂波抑制的自适应权值W' I为Wi=T-(6)coos ] 因此，对第I个距离单元每一列线阵采用自适应权值r x逐脉冲进行俯仰滤波，就能有效抑制每个脉冲信号中的近程杂波，同时避免远区目标信号受到损失；对不同的距离单元可采用上述流程分别计算相对应的自适应权值W' i，进而对每列阵元逐脉冲进行俯仰滤波就能实现对所有距离单元每个脉冲信号中的近程杂波抑制。本专利技术包括训练样本选取、俯仰空域降维、近程杂波抑制三个步骤；与文献算法相比，收敛速度快、运算量小、俯仰自适应滤波后主波束保形好，能显著改本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机载数字阵列雷达近程杂波高效自适应抑制方法，其特征在于包括如下步骤：1)训练样本选取：采用第一个填零脉冲作为训练样本用以估计自适应权值，此时数字阵列每个阵元接收信号中都只包含了近程杂波信息，则第l个距离单元天线阵面每列俯仰线阵第一个填零脉冲接收信号为Xl；2)俯仰空域降维：对每一列俯仰线阵，分别降维形成俯仰和波束与俯仰差波束，即ΣE=Σi=1MAi(1)ΔE=Σi=1M/2Ai-Σi=M/2+1MAi其中M为天线俯仰维阵元个数；Ai为每列第i个阵元在每个脉冲的输出信号；∑E为每列M个阵元降维后形成的俯仰和波束；ΔE为每列M个阵元降维后形成的俯仰差波束；其实∑E、ΔE对应为俯仰每列线阵输出信号与降维矩阵T的乘积，即：ΣEΔE=SgT,T=1,L,11,L,11,L,1-1,L,-1M×2---(2)其中S＝[A1A2LAM]为俯仰每列各阵元在每个脉冲的输出信号；经俯仰空域降维处理后，每列阵元第l个距离单元第一个填零脉冲俯仰和波束输出信号与俯仰差波束输出信号为：ΣlΔl=XlgT---(3)3)近程杂波抑制：根据旁瓣相消(SLC)原理，对第l个距离单元用俯仰差波束对消俯仰和波束中的近程杂波，自适应权值WE满足：min？E[(∑E？WEΔE)(∑E？WEΔE)H]？？？？？(4)其中E[·]为数学期望运算，(·)H为共轭转置运算符；则WE=RΔ-1RΔΣ---(5)其中自相关矩阵RΔ采用每列降维处理后第l个距离单元及邻近L个距离单元第一个填零脉冲的俯仰差波束输出信号估计得到，一般取L＝9，即互相关矩阵RΔ∑ 采用每列降维处理后第l个距离单元及邻近L个距离单元第一个填零脉冲俯仰和波束输出信号和俯仰差波束输出信号估计得到，一般取L＝9，即由公式(3)、(4)、(5)，对第l个距离单元每一列俯仰线阵实现近程杂波抑制的自适应权值W′l为：Wl′=T·1-WE---(6)因此，对第l个距离单元每一列线阵采用自适应权值W′l逐脉冲进行俯仰滤波，就能有效抑制每个脉冲信号中的近程杂波，同时避免远区目标信号受到损失；对不同的距离单元可采用上述流程分别计算相对应的自适应权值W′i，进而对每列阵元逐脉冲进行俯仰滤波就能实现对所有距离单元每个脉冲信号中的近程杂波抑制。FDA0000123415180000017.tif,FDA0000123415180000021.tif...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：沈明威，孟祥东，朱岱寅，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：
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