一种机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法
【专利摘要】本发明属于雷达信号处理【技术领域】，涉及雷达杂波的处理技术，公开了一种机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法。该方法包括：步骤1.构建机载相控阵雷达的地杂波回波信号模型；步骤2.根据地杂波回波信号模型，计算得到剩余杂波回波信号；步骤3.利用化剩余杂波回波信号的剩余杂波回波能量，求解二维多脉冲相消器系数矩阵；步骤4.利用二维多脉冲相消器系数矩阵，对一个相干处理时间内的机载相控阵雷达接收的回波信号进行杂波抑制。本发明实现杂波被极大的抑制，不仅适用于正侧视雷达，还适用于非正侧视雷达中。本发明应用于雷达杂波处理的情景。
【专利说明】一种机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于雷达信号处理【技术领域】，涉及雷达杂波的处理技术，尤其涉及一种机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法。
【背景技术】
[0002]雷达目标检测中，地杂波是由地面散射点反射的信号，属于需要进行抑制的干扰信号的一种。雷达动目标检测(Moving Target Detection,以下简称MTD)技术,是雷达平台常用的抑制干扰的技术手段之一，其作用是在抑制干扰的同时，实现对目标信号的检测。为了克服地球曲率和地形障碍物遮挡等条件的限制，将雷达架设在很高的飞机平台上，机载雷达具有更大的可视范围，并且具有发现超低空飞行目标和远程动目标的能力，然而由于机载雷达往往处于下视工作状态，地杂波分布广泛，强度大，伴随载机的运动特性，地杂波又呈现复杂的空时耦合特性，杂波谱宽大大扩展，目标通常都淹没在杂波信号中，因此对目标的检测较为困难。为了能更好地抑制这种有空时耦合特性的杂波，空时自适应处理(Space Time Adaptive Processing,以下简称STAP)技术应运而生。STAP技术能够补偿载机平台的运动效应，通过空时二维滤波很好的抑制地杂波，提高预警雷达对动目标的检测性能。
[0003]脉冲相消器是早期雷达中较为常用、也较为有效的一种杂波抑制方法，它最早应用于地基雷达中。由于地基雷达接收的杂波能量主要集中分布在多普勒频域的零频附近，于是可以通过简单的脉冲相消来对杂波进行抑制，从而有效地提高目标检测性能。这种脉冲相消器的设计，可以理解为一个简单的频域滤波器的设计问题。而在机载雷达平台，由于平台的运动效应，杂波将呈现强烈的空时耦合特性，杂波能量主要分布在空间-多普勒2维平面上，原有的脉冲相消器不足以完全对消杂波信号，于是可以通过设计一种针对机载运动平台的空时2维脉冲相消器来实现对运动平台杂波的抑制。二维脉冲相消器(Two-Dimensional Pulse-to-pulse Canceller,以下简称TDPC)是将传统地基雷达的脉冲相消器向空时域的扩展。基于先验知识，TDPC可以抑制杂波信号，但考虑到杂波起伏性大，以及杂波沿分布轨迹呈现多普勒域扩散的问题，TDPC的杂波抑制能力还不是很好，尤其在非正侧视雷达中，杂波对消性能表现更差。
【发明内容】
[0004]针对现有杂波抑制方法应用于机载雷达时存在很大的不足，本发明提供一种机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法，即设计一种二维多脉冲相消器(Two-Dimensional Mult1-pulse Canceller,以下简称TDMC),实现完全对消杂波信号，杂波对消性能显著，并且不仅适用于正侧视雷达，还适用于非正侧视雷达中。
[0005]为达到上述目的，本发明采用以下技术方案预以实现。
[0006]一种机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤:[0007]步骤1.构建机载相控阵雷达的地杂波回波信号模型；
[0008]步骤2.根据地杂波回波信号模型，计算得到剩余杂波回波信号Sk(V)；
[0009]步骤3.利用最小化剩余杂波回波信号Sk(V)的剩余杂波回波能量，求解二维多脉冲相消器系数矩阵I):
[0010]步骤4.利用二维多脉冲相消器系数矩阵S，对一个相干处理时间内的机载相控阵雷达接收的回波信号X进行杂波抑制，得到抑制杂波回波信号Y ;抑制杂波回波信号Y矩阵表达式:Y = Dx β
[0011]上述技术方案的特点和进一步改进在于:
[0012](I)步骤I包括以下子步骤:
[0013]Ia)设定机载相控阵雷达天线为均匀平面阵结构，载机飞行速度V，平面阵等效为阵元数为N的均匀线阵，在线阵基线和载机飞行轨道之间的夹角为偏航角办，阵元间距d，机载相控阵雷达工作波长为λ，脉冲重复频率PRF为f；，脉冲重复周期为T= Ι/f；;并且设定机载相控阵雷达在一个相干处理时间内发射K个脉冲，在满足远场条件下，所有的天线阵元对于同一个地面杂波散射点都有相同的方位角P和俯仰角Θ ;第11个接收阵元第k个
脉冲对方位角P和俯仰角θ的杂波散射点的杂波回波信号的表达式为:
[0014]
【权利要求】
1.一种机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1.构建机载相控阵雷达的地杂波回波信号模型； 步骤2.根据地杂波回波信号模型，计算得到剩余杂波回波信号Sk(V)； 步骤3.利用最小化剩余杂波回波信号Sk(V)的剩余杂波回波能量，求解二维多脉冲相消器系数矩阵δ; 步骤4.利用二维多脉冲相消器系数矩阵B ,对一个相干处理时间内的机载相控阵雷达接收的回波信号X进行杂波抑制，得到抑制杂波回波信号Y ;抑制杂波回波信号Y矩阵表达式:Y = Dx =
2.根据权利要求1所述的机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法，其特征在于，步骤I包括以下子步骤: la)设定机载相控阵雷达天线为均匀平面阵结构，载机飞行速度V，平面阵等效为阵元数为N的均匀线阵，在线阵基线和载机飞行轨道之间的夹角为偏航角外，阵元间距d，机载相控阵雷达工作波长为λ，脉冲重复频率PRF为f；，脉冲重复周期为T= Ι/f；;并且设定机载相控阵雷达在一个相干处理时间内发射K个脉冲，在满足远场条件下，所有的天线阵元对于同一个地面杂波散射点都有相同的方位角f和俯仰角Θ ;第η个接收阵元第k个脉冲对方位角？^和俯仰角Θ的杂波散射点的杂波回波信号的表达式为:
3.根据权利要求2所述的机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法，其特征在于，步骤2包括以下子步骤: 2a)用M个脉冲设计二维多脉冲相消器，选择的脉冲数M大于2并且小于发射脉冲数K，将载机速度V作为一个变量，且V的范围是[Vtl- Λ V，V(l+ Λ V]，其中V(l是载机参考速度，Λ V为载机速度变化值； 将多普勒相位矩阵B写为速度多普勒相位矩阵B(V)，将第k个、第k+Ι个、…，以及第k+Μ-Ι共M个脉冲的杂波回波信号表示为下式:
4.根据权利要求3所述的机载相控阵雷达二维多脉冲的认知杂波抑制方法，其特征在于，步骤3包括以下子步骤: 3a)将剩余杂波回波的能量表示为
【文档编号】G01S7/36GK103954941SQ201410171516
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】冯大政, 向平叶, 曹杨, 周延, 虞泓波, 解虎 申请人:西安电子科技大学