基于辅助通道的空时自适应杂波抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达杂波抑制技术领域，特别涉及一种基于辅助通道的空时自适应杂 波抑制方法，适用于解决非均匀杂波环境中机载雷达杂波抑制性能的下降问题，改善其杂 波抑制性能。
【背景技术】
[0002] 机载雷达由于架设在很高的平台上，对飞机一类目标，特别是低飞目标，其可视距 离比地基雷达远的多，因而受到广泛重视。机载雷达作下视工作时，地面杂波的影响是十分 严重的。它不仅强度大，而且不同方向的地杂波相对于载机的速度各异，从而使杂波谱大 大扩展。有效地抑制地杂波，是机载雷达下视工作的难题，而又是必须解决的问题。上世 纪五十年代，开展了机载雷达杂波抑制技术的研究。1973年L. E. Brennan，J. D. Mallet和 I. S. Reed首次提出了空时自适应处理的概念，研究表明，空时自适应处理（STAP)可以有效 地抑制地杂波，提高系统的检测性能。然而对于大多数实际的相控阵雷达，进行全空时自适 应处理至少存在三个方面的问题：一是计算量太大，处理器硬件难以实现；二是估算杂波 协方差矩阵所需的独立同分布（iid)参考单元太多，实际难以满足；三是将阵元数据直接 变换成正交数字信号，需要大量的接收机通道，系统的复杂程度和成本高昂。为了避开上述 问题，人们开展了大量降维STAP方法研究。
[0003] 德国的Klemm博士首先对降维STAP进行理论研究，通过对杂波特性进行深入的分 析，发现了机载正侧面阵雷达数据的杂波协方差矩阵的大特征值个数不超过（N+M-1)个（N 为阵元数，M为时域脉冲数）。这说明在用于杂波抑制的全维STAP确实存在降维的可能。 Klemm在此基础上提出了辅助通道法（Auxiliary Channel Receiver，ACR)，将处理后的维 数从匪降到（N+M-1)。研究表明辅助通道法在性能上接近最优的全空时处理效果，但在实 际应用中也存在如下两个问题：第一，辅助通道法在阵元无幅相误差的情况下，性能接近最 优的全维STAP，但当存在阵元幅相误差时杂波谱展宽，杂波抑制性能下降。第二，所处理的 二维波束沿杂波谱分布斜带区，由于形成了多波束，其运算量和设备量都很大。
【发明内容】
[0004] 针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种基于辅助通道的空时 自适应杂波抑制方法，该方法能够解决传统辅助通道法对阵元幅相误差的容忍性差和所需 设备量大的问题。
[0005] 通过在杂波脊相邻区域取辅助波束解决对阵元幅相误差容忍性差的问题，通过每 个辅助波束形成多个波束指向减少所需辅助波束的个数从而减少运算量。同时亦能在多普 勒检测通道对应的杂波脊处形成较深的频响凹口，提高杂波抑制效果。
[0006] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。
[0007] -种基于辅助通道的空时自适应杂波抑制方法，所述方法包括如下步骤：
[0008] 步骤1，获取机载雷达接收到的三维回波数据ΧΝΧΜ>α，根据所述三维回波数据 ΧΝΧΜΜ得到机载雷达接收到的三维回波数据X ΝΧΜ>α形成的杂波脊；其中，N为机载雷达的阵 元个数，M为机载雷达在一个相干处理间隔内发射的脉冲数，L为机载雷达接收到的三维回 波数据ΧΝΧΜμ的距离门个数；
[0009] 步骤2,确定机载雷达接收到的三维回波数据ΧΝΧΜμ形成的杂波脊所占据的多普 勒频率范围和空域频率范围，对所述多普勒频率范围内的频率和空域频率范围内的频率分 别进行等间隔采样，得到num个频率，进而得到num个多普勒检测通道，根据num个空域频 率形成维数为NXK的辅助波束空域导向矢量G B，num为K的整数倍，K为自然数；
[0010] 步骤3,在num个多普勒检测通道中，取第i个多普勒检测通道，根据第i个多普 勒检测通道的多普勒频率，计算得到第i个多普勒检测通道的时域导向矢量F 1，设定机载雷 达发射的主波束空域频率唸,并根据所述主波束空域频率4 ,计算得到机载雷达发射的主 波束空域导向矢量Gs，进而计算得到第i个多普勒检测通道的搜索波束空时导向矢量51，其 中，i e {1，2,…num};
[0011] 步骤4,根据第i个多普勒检测通道的多普勒频率，计算得到第i个多普勒检测通 道的辅助波束的多普勒频率和空域频率，进而得到第i个多普勒检测通道的辅助波束空时 导向矢量T b;
[0012] 步骤5,根据第i个多普勒检测通道的搜索波束空时导向矢量SjP辅助波束空时 导向矢量T b，计算得到第i个多普勒检测通道的降维变换矩阵T1;
[0013] 步骤6,将机载雷达接收到的三维回波数据XNXMm按列的方式重新排列后得到机 载雷达接收到的二维回波数据X NM>^，根据第i个多普勒检测通道的降维变换矩阵T1，对机 载雷达接收到的二维回波数据X NMm和第i个多普勒检测通道的搜索波束空时导向矢量S i 分别进行降维处理，分别得到第i个多普勒检测通道降维后的回波数据MP搜索波束空时 导向矢量sTi;
[0014] 步骤7,根据第i个多普勒检测通道降维后的回波数据XtJP搜索波束空时导向矢 量S ti，计算得到第i个多普勒检测通道自适应权矢量Wti，进而对第i个多普勒检测通道降 维后的回波数据X ti进行自适应杂波抑制，得到对第i个多普勒检测通道降维后的回波数据 1进行自适应杂波抑制后的回波数据；
[0015] 步骤8,重复步骤3至步骤7,得到对所有多普勒检测通道降维后的回波数据进行 自适应杂波抑制后的回波数据。
[0016] 与现有技术相比，本发明的优点和改进在于：第一，本发明通过在杂波脊相邻区域 取辅助波束，对不同的多普勒检测通道形成不同的降维变换矩阵，通过辅助波束对消搜索 波束的杂波分量，有效的改善了原始辅助通道算法对阵元幅相误差容忍性差的不足，提高 实际应用；第二，本发明通过每个辅助波束形成多个波束指向减少所需辅助波束的个数从 而减少运算量，利用基于辅助通道法的降维变换矩阵，对机载雷达接收的回波数据进行降 维处理，从而能够减少估计协方差矩阵所需要的样本数，使得本发明能够在训练样本数不 足的同时，也不会降低杂波抑制性能。
【附图说明】
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为本发明的一种基于辅助通道的空时自适应杂波抑制方法的流程示意图；
[0019] 图2(a)为使用常规（PD)算法处理后得到的距离多普勒图，
[0020] 图2(b)为使用原始辅助通道法（ACR)处理后得到的距离多普勒图；
[0021] 图3为使用本发明方法处理后得到的距离多普勒图；
[0022] 图4(a)为使用本发明方法得到的全局二维响应图；
[0023] 图4(b)为使用本发明方法得到的局部放大二维响应图；
[0024] 图5为