基于双基地多输入多输出雷达的杂波抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于双基地多输入多输出雷达的杂波抑制方法，其步骤包括：(1)分离回波信号；(2)旋转；(3)投影；(4)估计杂波协方差逆矩阵；(5)确定加权矢量；(6)检测运动目标。本发明可适用于双基地雷达的发射机与接收机均运动的情况，能够消除双基地杂波的距离依赖性。本发明采用对分离的全部回波数据的坐标进行旋转投影方法，克服了用于空时自适应处理的独立同分布训练样本不充分的缺点，使得本发明具有充分的独立同分布训练样本，能够准确估计杂波特性，通过空时自适应滤波可以在实际主杂波区形成很深的杂波凹陷，有效地抑制杂波的优点。

主权项

一种基于双基地多输入多输出雷达的杂波抑制方法，包括如下步骤：(1)分离回波信号1a)雷达每个接收阵元后接的采样器对每个接收阵元每次接收的脉冲回波信号模数转换采样，得到每个接收阵元所有脉冲回波信号的距离门采样数据；1b)将每个距离门采样数据与所有发射波形的复共轭分别相乘，得到分离的回波数据；1c)将在一个相干处理时间内同一脉冲、同一距离门分离的回波数据按照接收阵元的顺序构成矩阵形式，得到对应脉冲及距离门的接收阵元域‑发射阵元域回波矩阵；(2)旋转2a)利用下式计算旋转角度： ψ = arc tan ( v t v r ) 其中，ψ为旋转角度，arc tan为反正切运算符号，vt为发射机的速度，vr为接收机的速度；2b)将步骤1c)得到的接收阵元域‑发射阵元域回波矩阵表示在三维坐标系中，得到对应脉冲及距离门坐标表示的回波矩阵；2c)将每个回波矩阵的横坐标轴与纵坐标轴顺时针旋转角度ψ，得到每个回波矩阵在新坐标系下的横坐标值与纵坐标值；2d)利用新坐标系下的横坐标值与纵坐标值对坐标表示的回波矩阵进行双线性插值，得到新坐标系下对应脉冲及距离门的旋转回波矩阵；(3)投影3a)选择任意一个距离门作为待检测距离门，在雷达能够检测的空间范围内任意选择一组发射空间频率与接收空间频率作为拟检测位置；3b)将拟检测位置的发射空间频率与旋转角度ψ的正弦相乘、接收空间频率与旋转角度ψ的余弦相乘，两个乘积相加得到旋转后的接收空间频率；3c)将拟检测位置的发射空间频率与旋转角度ψ的余弦相乘、接收空间频率与旋转角度ψ正弦的相反数相乘，两个乘积相加得到旋转后的发射空间频率；3d)按照下式计算加权列向量： η = [ e j 2 π m 0 ′ f t , I ′ , e j 2 π m 1 ′ f t , I ′ , · · · , e j 2 π m M - 1 ′ f t , I ′ ] T 其中，η为加权列向量，e为自然常数，j为虚数是‑1的算术平方根；m0表示纵坐标的值为0，m′0表示将纵坐标值m0旋转后的纵坐标值；ft，I表示拟检测位置的发射空间频率，f′t，I表示旋转后的发射空间频率；m1表示纵坐标的值为1，m′1表示将纵坐标值m1旋转后的纵坐标值；mM‑1表示纵坐标的值为M‑1，m′M‑1表示将纵坐标值mM‑1旋转后的纵坐标值，M为发射阵元的数目；上标T为转置符号；3e)将每个旋转回波矩阵与加权列向量进行相乘，得到对应脉冲及距离门的旋转投影回波列矢量；3f)将同一距离门的旋转投影回波列矢量排列成一列，得到对应距离门的空时回波矢量；(4)估计杂波协方差逆矩阵4a)将除待检测距离门以外每个距离门的空时回波矢量与其共轭转置相乘，得到除待检测距离门以外每个距离门的空时自相关矩阵；4b)将除待检测距离门以外所有距离门的空时自相关矩阵进行算术平均，得到待检测距离门的杂波协方差矩阵；4c)对杂波协方差矩阵求逆，得到待检测距离门的杂波协方差逆矩阵；(5)确定加权矢量5a)对步骤3b)得到的旋转后的接收空间频率，采用空时自适应处理方法确定接收导向矢量；5b)将雷达能够检测的归一化多普勒频率范围进行平均划分，得到间隔为最小可分辨归一化多普勒频率的一组从小到大排列的归一化多普勒频率；5c)对每个归一化多普勒频率，采用空时自适应处理方法确定其多普勒矢量，得 到一组多普勒矢量；5d)接收导向矢量与每个多普勒矢量求Kronecker积，得到一组旋转投影后的空时导向矢量；5e对每个旋转投影后的空时导向矢量与待检测距离门的杂波协方差逆矩阵，采用capon最小方差法确定加权矢量，得到一组加权矢量；(6)检测运动目标6a)将步骤3f)得到的待检测距离门空时回波矢量进行转置，得到一个转置矢量；6b)将转置矢量与步骤5e)得到的每个加权矢量分别相乘，得到一组拟检测位置上抑制杂波的回波数据；6c)对抑制杂波的回波数据采用均值类恒虚警检测方法，检测运动目标。