一種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)回波數(shù)據(jù)的兩級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)回波數(shù)據(jù)的兩級(jí)空時(shí)自適 應(yīng)處理方法，用于對(duì)機(jī)載雷達(dá)的信號(hào)進(jìn)行雜波抑制處理。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)載雷達(dá)W其獨(dú)特的作戰(zhàn)特點(diǎn)，被各國(guó)軍方視為能夠左右戰(zhàn)場(chǎng)事態(tài)的戰(zhàn)略性武 器。雜波抑制性能是影響機(jī)載雷達(dá)能否正常下視工作的主要因素，機(jī)載雷達(dá)在下視工作時(shí)， 地面雜波對(duì)檢測(cè)性能的影響十分嚴(yán)重。地雜波不僅強(qiáng)大，而且由于不同方向的地面散射體 相對(duì)于載機(jī)的速度各異，從而使雜波的多普勒譜大大展寬，雜波呈現(xiàn)出很強(qiáng)的空時(shí)禪合性。 因此，有效抑制地雜波是機(jī)載雷達(dá)下視工作的難題，而又是必須解決的問(wèn)題。
[0003] 在雜波協(xié)方差矩陣和目標(biāo)信號(hào)均確知的條件下，Brennan和Reed于1973年在期刊 AerospaceandElectronicSystems(AES)上，提出了全空時(shí)二維自適應(yīng)處理（STAP)的概 念和理論，其思想是將陣列信號(hào)處理的基本原理推廣到由脈沖和陣元采樣構(gòu)成的的二維場(chǎng) 中。全STAP能夠取得比較理想的雜波抑制效果，但是，雜波協(xié)方差矩陣精確已知的條件在工 程實(shí)現(xiàn)中難W滿足，通常情況下是通過(guò)對(duì)參考單元進(jìn)行估計(jì)得到的，此外，全STAP的運(yùn)算量 和設(shè)備復(fù)雜度在實(shí)際的工程實(shí)現(xiàn)中難度較大。
[0004] 為了降低運(yùn)算量，德國(guó)的R.1(16111111博±于1987年在期刊Si即曰1Processing上提出 了輔助通道法，在沒(méi)有誤差的情況下，該方法能夠取得比較理想的雜波抑制效果，并且降低 了估計(jì)協(xié)方差矩陣所需要的獨(dú)立同分布參考單元的數(shù)目，但在有誤差情況下，該方法的雜 波抑制性能并不理想。
[0005] 1992年，廖桂生在其博±論文中提出了先時(shí)后空的空時(shí)自適應(yīng)處理方法(mDT-SAP 法），該方法的思想是:先對(duì)每個(gè)空域通道用多普勒濾波器預(yù)濾波，將全空時(shí)分布的雜波局 域化為窄帶定向干擾，接著再對(duì)其中若干個(gè)相鄰多普勒通道的輸出做自適應(yīng)處理。該方法 既降低了運(yùn)算量又能夠取得比較理想的雜波抑制效果，同時(shí)該方法對(duì)誤差不敏感。然而，在 非正側(cè)陣情況下，該方法的雜波抑制性能并不理想；同時(shí)為了降低運(yùn)算量，該方法對(duì)平面陣 數(shù)據(jù)進(jìn)行列內(nèi)直接加和處理，沒(méi)有充分發(fā)揮平面陣的有效信息。
[0006] 2009年，孟祥東提出了靜態(tài)權(quán)值俯仰濾波級(jí)聯(lián)二維空時(shí)處理的方法，在沒(méi)有誤差 的情況下，該方法能夠有效抑制非正側(cè)陣?yán)走_(dá)的雜波，同時(shí)充分利用了平面陣的有效信息； 然而，在有誤差情況下，該方法的雜波抑制性能并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)回波數(shù)據(jù)的 兩級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理方法，該方法采用了兩級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理結(jié)構(gòu)進(jìn)行雜波抑制，能夠更 加有效合理地利用系統(tǒng)的自由度，解決全空時(shí)自適應(yīng)處理時(shí)訓(xùn)練樣本不足的問(wèn)題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予W實(shí)現(xiàn)。
[0009] -種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)回波數(shù)據(jù)的兩級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理方法，其特征在于，包括W下 步驟：
[0010] 步驟1，設(shè)定機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在俯仰向均勻排列Μ個(gè)陣元，在方位向均勻排列N 個(gè)陣元，則機(jī)載雷達(dá)的天線陣面的陣元個(gè)數(shù)為S，S=MN;利用機(jī)載雷達(dá)的天線陣面，在相干 積累時(shí)間內(nèi)接收地面反射的空時(shí)回波數(shù)據(jù)，其中，第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距離單元接收的空時(shí) 回波數(shù)據(jù)矩陣為xk,i，k=l，2,. . .，Κ，Κ為脈沖個(gè)數(shù)，1 = 1，2,. . .，L，L為距離單元的總個(gè)數(shù)；
[0011] 步驟2,首先，將第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距離單元接收的空時(shí)回波數(shù)據(jù)矩陣Xk,i中的每 個(gè)元素在俯仰向上加第一切比雪夫權(quán)，在方位向上加第二切比雪夫權(quán);然后，利用列子陣合 成將第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距離單元接收的空時(shí)回波數(shù)據(jù)矩陣xk,i合成為第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距 離單元接收的列子陣兩最后，將所有K個(gè)脈沖在第1個(gè)距離單元接收的列子陣組合為第1個(gè) 距離單元的列子陣^，7,=[巧，…，請(qǐng)，…，譯,f，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置；
[001引步驟3,將第1個(gè)距離單元的列子陣巧寫為列子陣向量形式，和[則1).…則。)….引W)]，： 為第1個(gè)距離單元的第η個(gè)列子陣向量;利用離散傅里葉變化技術(shù)，將第1個(gè)距離單元的 第η個(gè)列子陣向量由脈沖域變換到多普勒域，計(jì)算得到第1個(gè)距離單元的第η個(gè)列子陣 向量在第k個(gè)多普勒通道的輸出數(shù)據(jù)xi(n，k)，其中，4=1，2，...，1(，1(為多普勒通道數(shù)，11 = 1，2,. . .，N，N為第1個(gè)距離單元的列子陣向量個(gè)數(shù)，1 = 1，2,. . .，L，L為距離單元的總個(gè)數(shù)；
[0013] 步驟4,將第1個(gè)距離單元的N個(gè)列子陣向量依次劃分成為P個(gè)子陣單元，每個(gè)子陣 單元均包含Q個(gè)列子陣向量，即PQ=N;定義第P個(gè)子陣單元中第q個(gè)列子陣向量在第k個(gè)多普 勒通道的輸出數(shù)據(jù)為xi(Pq，k)，其中，口 = 1，2，...，口，口為第1個(gè)距離單元的子陣單元數(shù)，9 = 1，2,...，Q，Q為每個(gè)子陣單元包含的列子陣向量個(gè)數(shù)；
[0014] 步驟5,對(duì)第1個(gè)距離單元的第P個(gè)子陣單元進(jìn)行第一級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理，得到第一 級(jí)雜波抑制后第1個(gè)距離單元的第P個(gè)子陣單元在第k個(gè)多普勒通道的多普勒譜yi(p，k)，進(jìn) 而得到第一級(jí)雜波抑制后第1個(gè)距離單元的所有P個(gè)子陣單元在所有K個(gè)多普勒通道的多普 勒譜；
[0015] 步驟6,對(duì)第一級(jí)雜波抑制后第1個(gè)距離單元的所有P個(gè)子陣單元在所有K個(gè)多普勒 通道的多普勒譜進(jìn)行第二級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理，得到第二級(jí)雜波抑制后第1個(gè)距離單元在第k 個(gè)多普勒通道的多普勒譜Z1化）。
[0016] 本發(fā)明的有益效果為:本方法提出了兩級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理結(jié)構(gòu)，時(shí)域上的自由度 分別是3和1，并在空域上對(duì)每個(gè)距離單元進(jìn)行了均勻列子陣劃分，降低了空域和時(shí)域自由 度，解決了全空時(shí)自適應(yīng)處理時(shí)訓(xùn)練樣本數(shù)不足的問(wèn)題，與傳統(tǒng)的mDT方法相比，本發(fā)明方 法的兩級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理結(jié)構(gòu)更加有效地合理地利用了系統(tǒng)自由度，并充分挖掘和使用有 限訓(xùn)練樣本數(shù)中的雜波信息，從而改善了雜波抑制性能。
【附圖說(shuō)明】
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0019]圖2曰、圖化和圖2c分別是PD方法、3DT方法和本發(fā)明方法進(jìn)行雜波抑制后的距離多 普勒?qǐng)D，其中，橫坐標(biāo)為多普勒通道，縱坐標(biāo)為距離口；
[0020] 圖3是PD方法、3DT方法和本發(fā)明方法進(jìn)行雜波抑制后的雜波剩余比較圖，其中，橫 坐標(biāo)為多普勒通道，縱坐標(biāo)為雜波剩余功率，單位為分貝（地）。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種機(jī)載雷達(dá)空時(shí)回波數(shù)據(jù)的兩級(jí)空時(shí)自適應(yīng)處理方法，包括 W下具體步驟：
[0022] 步驟1，設(shè)定機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在俯仰向均勻排列Μ個(gè)陣元，在方位向均勻排列N 個(gè)陣元，則機(jī)載雷達(dá)的天線陣面的陣元個(gè)數(shù)為S，S=MN;利用機(jī)載雷達(dá)的天線陣面，在相干 積累時(shí)間內(nèi)接收地面反射的空時(shí)回波數(shù)據(jù)，其中，第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距離單元接收的空時(shí) 回波數(shù)據(jù)矩陣為祉,1:
[0023]
[0024] 其中^=1，2，...，1(，1(為脈沖個(gè)數(shù)，1 = 1，2，...，1，1^為距離單元的總個(gè)數(shù)，111=1， 2, . . .，M，M為機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在俯仰向均勻排列的陣元個(gè)數(shù)，n=l，2,. . .，N，N在機(jī)載 雷達(dá)的天線陣面在方位向均勻排列的陣元個(gè)數(shù)。
[0025] 步驟2,首先，將第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距離單元接收的空時(shí)回波數(shù)據(jù)矩陣祉,1中的每 個(gè)元素在俯仰向上加第一切比雪夫權(quán)，在方位向上加第二切比雪夫權(quán);然后，利用列子陣合 成將第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距離單元接收的空時(shí)回波數(shù)據(jù)矩陣xk,i合成為第k個(gè)脈沖在第1個(gè)距 離單元接收的列子陣馬，，馬，=[>,(叫)，...，了,(《，&)，...，引化巧；最后，將所有1(個(gè)脈沖在第1個(gè)距 離單元接收的列子陣組合為第1個(gè)距離單元的列子陣馬;
[0026]
[0027]其中，k=l，2, . . .，Κ，Κ為脈沖個(gè)數(shù)，1 = 1，2, . . .，L，L為距離單元的總個(gè)數(shù)，n=l， 2,...，N，N為機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在俯仰向均勻排列的陣元個(gè)數(shù)。
[0028] 本發(fā)明實(shí)例中，第一切比雪夫權(quán)為30地，第二切比雪夫權(quán)為45地。
[0029] 步驟3，將第1個(gè)距離單元的列子陣巧寫為列子