基于改进的自适应多脉冲压缩的距离-多普勒估计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及雷达信号接收处理技术中的自适应 距尚_多普勒估计技术。
【背景技术】
[0002] 随着近年来军事装备的发展，现代战争中大量应用隐身飞行器、无人机和巡航导 弹等低反射截面积RCS飞行器，目标回波能量显著减小，导致雷达探测距离减小、预警时 间缩短和跟踪精度降低等，严重降低了雷达的探测性能。为了通过提高信噪比来改善雷达 探测性能，现有最常用的方法是，脉冲多普勒雷达通过对相干脉冲回波信号进行匹配滤波 和多普勒处理得到距离-多普勒平面。但该方法得到的距离-多普勒估计中有较高的距 离-多普勒旁瓣。当雷达观测场景中存在多个目标或杂波成分丰富时，弱小目标容易受到 临近强散射体旁瓣的严重影响，因此传统方法对于复杂环境条件下弱小目标的探测仍然具 有极大的困难。
[0003] 自适应多脉冲压缩是一种抑制距离-多普勒旁瓣的方法，可有效解决距 离-多普勒估计中旁瓣高的问题。国内外关于自适应多脉冲压缩已有一些研宄。在文 献''Range-DoppIer sidelobe and clutter suppression via time range adaptive processing，proc of 2011IEEE CIE International Conference on Radar, October 2011. "提出自适应多脉冲压缩AMPC算法基于最小均方误差MMSE，根据多脉冲回波信号，自 适应地为每个距离-多普勒单元确定滤波器，抑制距离-多普勒旁瓣。但这种方法计算量太 大限制其在实际系统中的应用。在文献"Fast implementation of adaptive multi-pulse compression via dimensionality reduction technique,proc of 2012IEEE Radar Conference, pp. 0435 - 0440, 2012"中，提出快速自适应多脉冲压缩FAMPC算法，将MMSE代 价函数分割成块，再对每个块用AMPC算法处理。与AMPC相比，FAMPC减小了计算量，但同 时造成距离多普勒估计中明显的性能损失。这些算法都不能兼顾运算量低和估计性能好的 问题。另外，自适应多脉冲压缩AMPC算法和快速自适应多脉冲压缩FAMPC算法都是基于自 适应脉冲压缩 APC 算法。文献 "Gain-constrained adaptive pulse compression via a MVDR framework，proc of 2009IEEE Radar Conference, pp. 1-6. 2009"提出增益约束自适 应脉冲压缩GCAPC算法比自适应脉冲压缩APC算法有更好的检测性能，特别是弱小目标检 测中有更明显的优势。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供能够以较小的计算量来获得良好的距离-多 普勒估计效果的方法。
[0005] 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，基于改进的自适应多脉冲压缩 的距离-多普勒估计方法，包括以下步骤：
[0006] 1)回波信号模型建立步骤：
[0007] 回波信号模型表示为
【主权项】
1.基于改进的自适应多脉冲压缩的距离-多普勒估计方法，包括w下步骤： 1) 回波信号模型建立步骤： 回波信号模型表示为：
Yg为M个相干脉冲的回波采样在快时间上对应到第g个距离单元的长度为N的连续片 段所表示成的NXM的矩阵巧g为接收机引入的单位功率加性高斯白噪声；G、为线性变 换矩阵；Xg为从第g-(N-l)个距离单元到第g+(N-l)个距离单元的距离-多普勒平面的离 散采样的一个（2N-1)XK的矩阵，Xg的每列表示某个多普勒采样的距离维离散采样，行表示 某个距离单元的多普勒离散采样，多普勒离散采样点数为K;
sj表示发射波形S的第j个采样值，j= 1，…，N，e为自然对数的底数，（?）T表示矩 阵转置； 2) 粗估计步骤： 对各脉冲回波用匹配滤波和多普勒处理得到距离-多普勒平面的粗估计结果，将粗估 计结果中从第g-(N-l)个距离单元到第g+(N-l)个距离单元的片段表示成一个（2N-1)XK 矩阵作为第g个距离单元对应的多普勒估计初值； 3) 迭代步骤： 3-1)令X =[ai，...，a,,]，第1次迭代时，利用各距离单元对应的多普勒估计初值对 Xg赋值，否则，利用最新的各距离单元对应的多普勒估计值对Xg赋值；再对各脉冲的回波 应用约束增益自适应脉冲压缩GCAPC算法分别进行距离像估计得到各脉冲的距离像估计 [a。. . .，aj，m= 1，…，M，a。为第m个脉冲的距离像估计，进入步骤3-2); 3-2)利用最新得到的距离像估计[a。. . .，aj使用GCAPC算法计算各距离单元的多普 勒估计值：
S表示发射波形，I，|表示取模，将中每一列对应一个距离单元的多普勒估计值，完 成1次迭代，判断当前迭代次数是否达到预设最大次数，如否，则返回至步骤3-1)，如是，根 据最新的各距离单元的多普勒估计值得到雷达观测场景中的距离-多普勒平面。
【专利摘要】本发明提供一种基于改进的自适应多脉冲压缩的距离-多普勒估计方法。本发明对每个脉冲对应的回波信号应用约束增益自适应脉冲压缩GCAPC算法进行距离像估计；再将得到的距离像估计对应每个距离单元的结果应用GCAPC算法进行多普勒估计，将多普勒估计表示成距离-多普勒平面。与现有的自适应多脉冲压缩AMPC算法相比，本发明提出更小的计算量，得到与AMPC相近的距离-多普勒估计效果。本发明降低了自适应多脉冲压缩算法在距离-多普勒估计时所需的计算量，同时更好地抑制距离-多普勒旁瓣。
【IPC分类】G01S7-41
【公开号】CN104793194
【申请号】CN201510189184
【发明人】崔国龙, 杨亚, 王佰录, 李溯琪, 黎亮, 易伟, 卢术平, 孔令讲, 杨晓波
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月21日