前视阵列雷达的俯仰-慢时间空时二维自适应处理方法

摘要

发明公开了一种前视阵列雷达的俯仰-慢时间空时二维自适应处理方法，主要解决现有技术对强杂波抑制效果差的问题。其实现过程是：1）把整个平面阵列划分成若干行子阵，经过行合成等效得到一个沿俯仰方向的等距线阵；2）对等效线阵的回波数据进行采样；3）将处理器接收的单个距离单元空时采样数据排成矢量形式；4）计算该距离单元的多普勒补偿矩阵，对该距离单元的数据矢量进行多普勒频移补偿；5）用多普勒频移补偿后的数据估计待检测单元杂波协方差矩阵，计算空时二维自适应处理最优权，得到处理后系统的输出数据。本发明滤波后获得的改善因子优于传统方位—慢时间空时二维自适应处理，可用于抑制前视阵列雷达的强杂波。

主权项

1.一种前视阵列雷达的俯仰-慢时间空时二维自适应处理方法，包括如下步骤：(1)在机载前视平面相控阵雷达中，设计天线阵面使其与水平地面有一倾角α，0＜α＜90°，阵面经过行合成后形成沿俯仰方向的N元等距离线阵接收地面回波信号；(2)对上述阵列接收的地面回波信号进行采样，获得第p个阵元第q个脉冲在第l距离单元的采样数据x_pq(l)，其中，p＝1，2，…N，N为俯仰方向阵元数，q＝1，2，…K，K为脉冲数；(3)将上述采样数据x_pq(l)排列成NK×1维空时二维采样数据矢量X(l)；(4)对空时二维采样数据矢量X(l)进行多普勒频移补偿，补偿后的数据矢量Y(l)为：Y(l)=T_l^HX(l)，其中[]^H为共轭转置操作，T_l为补偿矩阵：式中，为虚数单元符号，I_N是N×N的单位矩阵，为Kronecker积，Δ为中间变量，l₀为待检测单元距离单元数，为待检测单元的俯仰角，为第l采样距离单元的俯仰角，v为载机速度，λ为波长，f_r为脉冲重复频率；(5)用上述多普勒频移补偿后的数据Y(l)进行空时二维自适应处理，求得空时二维自适应处理的最优权值W_opt：$W_{\mathrm{opt}}=\frac{{\widehat{R_0}}^{-1}S({\psi }_0,f_d)}{S^H({\psi }_0,f_d){\widehat{R_0}}^{-1}S({\psi }_0,f_d)},$式中，为待检测单元的杂波协方差矩阵，[]^-1为矩阵求逆运算，ψ₀为目标方向锥角，f_d为目标多普勒频率，S(ψ₀，f_d)为目标导向矢量：$S({\psi }_0,f_d)=S_s\left({\psi }_0\right)\otimes S_t\left(f_d\right),$S_s(ψ₀)和S_t(f_d)分别为目标信号的空间导向矢量和时间导向矢量：$S_s\left({\psi }_0\right)={\left[\begin{array}{cccc}1& \exp \left(j2\pi \frac{d}{\lambda }\cos {\psi }_0\right)& ...& \exp \left(j2\pi \frac{d}{\lambda }(N-1)\cos {\psi }_0\right)\end{array}\right]}^T,$$S_t\left(f_d\right)={\left[\begin{array}{cccc}1& \exp \left(j2\pi f_d\right)& ...& \exp \left(j2\pi \frac{d}{\lambda }(K-1)f_d\right)\end{array}\right]}^T,$为Kronecker积，N为俯仰方向阵元数，K为脉冲数，λ为波长，d为阵元间距，[]^T为转置操作；(6)用上述获得的最优权W_opt滤除待检测单元的杂波，得到空时二维自适应处理后的输出数据Z_l0：$Z_{l0}=W_{\mathrm{opt}}^{H}X\left(l_0\right),$其中X(l₀)为待检测单元的数据矢量。