基于fir滤波器的雷达空时二维自适应处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种基于FIR滤波器的雷达空时二维自适应 处理方法，适用于实际工程应用。
【背景技术】
[0002] Brennan等人在1973年将一维滤波技术推广到了空间和时间二维空间中，首次提 出了利用空时二维自适应的方法对雷达信号进行处理，同时他们在高斯噪声加确知信号的 模型下，根据最大似然比理论推导出了空时二维处理的最优实现结构，即人们通常所说的 "最优处理器"。全空时自适应处理是一种最优处理结构，但其运算量巨大，需要的独立同 分布样本数目较多，在实际应用中通常难以实现，因此降维空时自适应处理在实际工程中 应用较多；由于系统的要求不同，降维结构的设计也不同，因此有较多的降维自适应处理方 法，其中，多普勒滤波后空时联合处理方法（mDT方法）首先在时域分别对所有空域通道接 收到的信号进行窄带预滤波处理，使每一个多普勒通道输出的杂波自由度大为减少，接着 再对所有空域通道中的若干个多普勒通道的输出作自适应处理，实现空时联合处理，从而 有效地实现杂波抑制，在实际工程中获得了较多的应用；在多普勒滤波后空时联合处理方 法中，如果仅选用单个多普勒通道进行空时自适应处理，则称为1DT方法，此方法降低了系 统的时域自由度，减小了运算量，对旁瓣杂波的抑制接近最优，但是对主瓣杂波抑制性能较 差。
【发明内容】
[0003] 针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于FIR滤波器的雷达空 时二维自适应处理方法，运用该方法对雷达回波信号进行空时二维自适应处理时，能够提 高对主瓣杂波的抑制性能。
[0004] 为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现。
[0005] -种基于FIR滤波器的雷达空时二维自适应处理方法，其特征在于，包括以下步 骤：
[0006]步骤 1，设计FIR滤波器组wt，wt=[wtl，. . .，wtk，. . .，wtK]，其中，wtk为FIR滤波 器组wt中第k个滤波器的权向量，其维数为KXl，k= 1，2，一,Κ,Κ为相干脉冲个数；
[0007]步骤2,根据已知的雷达回波信号矩阵X，得到雷达回波信号向量Vec (X)，并计算 杂波的协方差矩阵R;
[0008] 步骤3,根据FIR滤波器组wt和已知的雷达回波信号矩阵X，计算第k个多普勒通 道的初始输出数据向量兔：
[0009] 步骤4,根据FIR滤波器组wt和杂波的协方差矩阵R，计算第k个多普勒通道的杂 波的协方差矩阵Rk;
[0010] 步骤5,根据第k个多普勒通道的杂波的协方差矩阵Rk，利用最小方差法（Capon 法）计算第k个多普勒通道的自适应空域权矢量wsk;
[0011] 步骤6,根据第k个多普勒通道的初始输出数据向量和自适应空域权矢量wsk， 计算第k个多普勒通道的最终输出数据向量yk，进而得到空时二维自适应处理后的输出数 据矩阵Y，Y=h，…，yk，…，yK]。
[0012] 本发明与现有技术相比具有以下优点：
[0013] 在本发明中，首先设计FIR滤波器组对雷达回波信号进行时域滤波处理，然后，使 用1DT方法对单个多普勒通道的输出作空域滤波处理，实现空时二维自适应处理；本发明 方法利用FIR滤波器在主瓣杂波处产生零陷，且该零陷的宽度可调，从而对主瓣杂波有较 好的抑制效果。
【附图说明】
[0014] 下面结合【附图说明】和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0015] 图1是本发明的流程图；
[0016] 图2是FIR滤波器组的频率特性曲线图，横坐标为归一化频率，纵坐标为幅度响 应，单位为分贝（dB);
[0017] 图3是1DT方法与本发明方法对雷达回波信号进行空时二维自适应处理后的改善 因子对比图，横坐标为2倍的多普勒频率与采样频率的比值，纵坐标为改善因子，单位为分 贝（dB)〇
【具体实施方式】
[0018] 参照图1，本发明的基于FIR滤波器的雷达空时二维自适应处理方法，包括以下具 体步骤：
[0019] 步骤1，设计FIR滤波器组wt，wt=[wtl，…，wtk，…，wtK]，其中，wtk为FIR滤波 器组wt中第k个滤波器的权向量，其维数为KXl，k= 1，2，一,Κ,Κ为相干脉冲个数。
[0020] 所述FIR滤波器组wt中第k个滤波器的权向量wtk的表达式为：
[0021] wtk =R：'a(/；)
[0022] 其中，1?。=E[XXH]，X为雷达回波信号矩阵，a(fk)为导频矢量，fkSFIR滤波器组 wt中第k个滤波器的通带中心频率，E[ ·]表示求数学期望。
[0023] 步骤2,根据已知的雷达回波信号矩阵X，得到雷达回波信号向量Vec(X)，并计算 杂波的协方差矩阵R。
[0024] 步骤2的具体子步骤为：
[0025] 2. 1已知的雷达回波信号矩阵X为：
[0026] X= [Xtl，· · ·，Xtn，· · ·，XtN]
[0027] 其中，Xtn为第η个阵元的接收数据向量，其维数为KX1，η= 1，2, ...，N，N为天 线阵列的阵元个数；
[0028] 将已知的雷达回波信号矩阵X按列进行顺序排列，得到雷达回波信号向量 Vec(X)：
[0029]
[0030] 其中，雷达回波信号向量Vec(X)的维数KNX1 ;
[0031] 2. 2根据雷达回波信号向量Vec(X)计算杂波的协方差矩阵R:
[0032]R=E [Vec⑴VecH⑴]
[0033] 其中，E[ ·]表示求数学期望，上标Η表示共辄转置。
[0034] 步骤3,根据FIR滤波器组wt和已知的雷达回波信号矩阵X，计算第k个多普勒通 道的初始输出数据向量λ，其中，k= 1，2，…，K，K为相干脉冲个数。
[0035] 所述第k个多普勒通道的初始输出数据向量麵的表达式为：
[0036]
[0037] 其中，wtk为FIR滤波器组wt中第k个滤波器的权向量，上标Η表示共辄转置。
[0038] 步骤4,根据FIR滤波器组wt和杂波的协方差矩阵R，计算第k个多普勒通道的杂 波的协方差矩阵Rk，其中，k= 1，2，···，!(，K为相干脉冲个数。
[0039] 所述第k个多普勒通道的杂波的协方差矩阵Rk的表达式为：
[0040]
[0041] 其中，wtk为FIR滤波器组^中第k个滤波器的权向量，I为NXN维的单位矩阵， ?表示Kronecker积，上标Η表示共辄转置。
[0042] 步骤5,根据第k个多普勒通道的杂波的协方差矩阵Rk，利用最小方差法（Capon 法）计算第k个多普勒通道的自适应空域权矢量wsk，其中，k= 1，2，…，K，K为相干