一种非自适应的机载非正侧视雷达近程杂波抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种非自适应的机载非正侧视雷达近程杂波抑制方法，用一种非自适应的由空-时滤波和空-时匹配两部分级联构成的近程杂波抑制方法抑制机载雷达近程杂波。首先将雷达各通道的接收信号排成一个列向量，然后对接收信号进行空-时滤波，以抑制杂波能量，最后进行空-时二维匹配，实现对目标的检测。本发明专利技术克服了传统自适应杂波抑制方法应用于机载雷达时需要大量满足独立同分布条件的训练样本，计算量大以及抑制近程杂波时性能下降严重的缺点。与传统自适应杂波抑制方法相比，本发明专利技术方法是非自适应方法，不会受到非均匀样本的影响，并且计算复杂度低，可以方便快速地实现对杂波的抑制，更有利于对目标的检测。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，用一种非自适应的由空-时滤波和空-时匹配两部分级联构成的近程杂波抑制方法抑制机载雷达近程杂波。首先将雷达各通道的接收信号排成一个列向量，然后对接收信号进行空-时滤波，以抑制杂波能量，最后进行空-时二维匹配，实现对目标的检测。本专利技术克服了传统自适应杂波抑制方法应用于机载雷达时需要大量满足独立同分布条件的训练样本，计算量大以及抑制近程杂波时性能下降严重的缺点。与传统自适应杂波抑制方法相比，本专利技术方法是非自适应方法，不会受到非均匀样本的影响，并且计算复杂度低，可以方便快速地实现对杂波的抑制，更有利于对目标的检测。【专利说明】
本专利技术属于雷达信号处理
，具体说是对机载非正侧视雷达，用一种非自适应的由空-时滤波和空-时匹配两部分级联构成的近程杂波抑制方法(Short-rangeClutter Suppression Approach, SCSA),来抑制非正侧视雷达的近程杂波,实现对目标的检测。
技术介绍
第二次世界大战之后，现代雷达技术已经历了 80多年的蓬勃发展，一些重大技术的突破使雷达的性能更加完善。传统的地基雷达由于是静止放置的，杂波回波不存在空时耦合特性，因而地杂波主要分布在中心零频附近，广泛使用的动目标显示(MTI)技术和动目标检测(MTD)技术就可以实现对目标的检测。但是，对于机载预警雷达，由于其杂波呈现强烈的空时耦合特性，这些传统的成熟技术已不再适用。为了能够更好地抑制有空时耦合特性的杂波，人们提出了空时自适应处理(STAP)技术。STAP技术能够补偿载机的运动效应，通过空时二维滤波很好地抑制地杂波，提高机载预警雷达对动目标的检测性能，并能对通道误差、近程散射以及干扰进行自适应的抑制。Brennan和Reed率先将阵列自适应处理技术推广到机载雷达，提出了 STAP的概念，并设计了最优STAP处理器。最优STAP处理器在通常情况下可以得到最优的杂波抑制效果，并获得最好的目标检测性能。但是，在实际应用中，最优STAP处理器的计算复杂度很高，并且估计杂波的协方差矩阵需要大量独立同分布(IID)的训练样本，因而不能满足实时处理的要求。为了降低STAP算法的运算量和对样本的要求，人们提出了降维STAP算法，其中最有代表性的是因子化(FA)算法、扩展因子化(EFA)算法和局域化(JDL)算法。FA算法是在一个多普勒通道内进行的空域自适应算法，它是先将训练样本投影到多普勒域，然后选取目标所在的多普勒通道进行空域自适应处理。EFA算法是用相邻的多普勒通道进行联合空域自适应处理，它除了要选取目标所在的多普勒通道之外，还要额外地选取相邻的多个多普勒通道进行联合自适应处理。JDL方法是在波束-多普勒域进行自适应处理，它是先将训练样本投影到多普勒-波束域，然后进行多普勒-波束域的联合自适应处理。但是，这些典型的自适应算法都不可避免地依赖于训练样本来估计杂波和噪声协方差矩阵。Reed，Brennan和Mallett提出的RMB准则表明，随着独立同分布样本数的增加，自适应算法会逐渐地收敛于最优的性能。因此，大量满足IID条件的样本对于自适应算法非常重要。然而，实际中绝大多数情况下，杂波样本都不满足IID条件，即杂波是非均匀的。只有在最简单的正侧视线阵的情况下，杂波样本才基本满足IID条件。因此，除正侧视雷达之外，对于一般的非正侧视雷达，其杂波都是非均匀的。如果将非均匀杂波的回波数据用作训练样本，由于用来估计杂波协方差矩阵的杂波样本与当前检测距离单元的杂波样本在角度-多普勒域的分布是不同的，这就会导致对杂波的协方差矩阵估计的误差，并最终会导致如FA算法、EFA算法和JDL算法等经典自适应算法性能的严重下降。特别地，由于杂波相对于载机的俯仰角在近程是快变的，近程杂波的非均匀性因而会更加严重，经典的自适应算法有时甚至不能正常使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是:针对现有的STAP算法应用于机载雷达杂波抑制时存在的诸多不足，如计算复杂度高，估计杂波的协方差矩阵需要大量独立同分布的训练样本以及无法有效抑制近程杂波等缺陷，本专利技术提出了一种非自适应的机载雷达近程杂波抑制方法(SCSA)0本专利技术方法是由空-时滤波和空-时匹配两部分级联构成的非自适应方法，不会受到非均匀样本的影响，因而比自适应方法有更好的检测性能，对于近程杂波也有显著的抑制效果。此外，本专利技术方法的计算复杂度低，可以方便快速地实现对杂波的抑制。本专利技术的技术方案概括为:首先将雷达各通道接收到的信号排列成一个列向量，然后对接收信号进行空-时滤波，实现对杂波能量的抑制，最后进行空-时匹配，实现对目标的检测。具体实现过程如下:( I)将N个雷达通道在第k个雷达脉冲时刻分别接收到的杂波信号排列成一个长为N的列向量【权利要求】1.，其特征是:用一种非自适应的由空-时滤波和空-时匹配两部分级联构成的近程杂波抑制方法来抑制近程杂波；首先将雷达各通道的接收信号排成一个列向量，然后对接收信号进行空-时滤波，实现对杂波能量的抑制，最后进行空-时二维匹配，实现对目标的检测；具体实现过程如下: 1)将N个雷达通道在第k个雷达脉冲时刻分别接收到的杂波信号排列成一个长为N的列向量 2.根据权利要求1所述的，其特征是:对雷达各通道在各脉冲时刻接收到的杂波信号排成的列向量进行空-时滤波，将某个脉冲时刻接收到的杂波信号排成一个列向量的具体过程如下: {1}将N个雷达通道在第k个雷达脉冲时刻分别接收到的杂波信号排列成一个长为N的列向量ck，形式如下: 3.根据权利要求2所述的，其特征是:对接收信号进行空时-滤波以抑制杂波:将第k个和第k+Ι个脉冲的杂波相减，构造空-时滤波的系数矩阵9，以最小化剩余杂波能量，具体过程如下: 由式(3)知，第k+Ι个脉冲接收的杂波有如下形式: 4.根据权利要求3所述的，其特征是:利用空-时滤波的系数矩阵9求得空-时匹配的权矢量以进行空-时二维匹配，实现对目标的检测，步骤如下:假设目标信号的空-时导向矢量为S = Si (S)Si，空-时滤波后的目标导向矢量为: 【文档编号】G01S7/41GK103744067SQ201410018068【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月15日 优先权日:2014年1月15日 【专利技术者】冯大政, 赵海霞, 曹杨, 朱国辉, 解虎, 袁明冬 申请人:西安电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非自适应的机载非正侧视雷达近程杂波抑制方法，其特征是：用一种非自适应的由空‑时滤波和空‑时匹配两部分级联构成的近程杂波抑制方法来抑制近程杂波；首先将雷达各通道的接收信号排成一个列向量，然后对接收信号进行空‑时滤波，实现对杂波能量的抑制，最后进行空‑时二维匹配，实现对目标的检测；具体实现过程如下：1）将N个雷达通道在第k个雷达脉冲时刻分别接收到的杂波信号排列成一个长为N的列向量其中，k表示雷达脉冲序号,k＝0,1,…,K‑1，K表示在一个相干处理间隔内进行相干累积的脉冲个数，为修正空域矩阵，F为增益矩阵，Wk为多普勒矩阵，向量由U个杂波散射单元的回波幅度构成，U为杂波散射单元的个数，上标T表示对矩阵或向量求转置；2）空‑时滤波，以最小化剩余杂波能量：将第k个和第k+1个脉冲的杂波信号相减，得到剩余杂波能量为：||ϵk||F2=||Qck-ck+1||F2=||QA~rFWkσ~k-A~rFW‾Wkσ~k||F2,]]>其中，Q∈CN×N是空‑时滤波的系数矩阵，符号||||F表示矩阵或向量的F‑范数，符号CA×B表示所有A×B维的复矩阵的集合；通过最小化剩余杂波能量得到然后由Q构造最终的空‑时滤波的系数矩阵其中代表Moore‑Penrose右伪逆操作，是由U个杂波散射单元的多普勒项构成的对角阵；3）空‑时匹配：运用步骤2）得到的空‑时滤波系数矩阵求得空‑时匹配的权矢量其中，st∈CK×1和ss∈CN×1分别为时域和空域的导向矢量，bt∈CK×1和bs∈CN×1分别是时域和空域的静态权矢量，符号和分别表示Hadamard积和Kronecker积；用求得的权矢量进行空‑时二维匹配，实现对目标的检测。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯大政，赵海霞，曹杨，朱国辉，解虎，袁明冬，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61