一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法
【专利摘要】本发明针对常规STAP算法自适应权值计算中直接进行空时协方差矩阵求逆运算，消耗庞大运算量及设备量，难以有效进行实时处理的缺陷，根据空时协方差矩阵的Hermitian性质，利用阵元阶数分块递推，提出一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法，首先对空时数据进行降维处理，然后根据分块Hermitian矩阵性质递推得到第1个阵元的协方差矩阵的逆，然后按照阵元阶数逐级嵌套递推得到最终的空时协方差矩阵的逆，最后利用求得的空时协方差矩阵的逆矩阵计算STAP自适应权值。
【专利说明】 一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机载相控阵雷达杂波抑制【技术领域】，涉及一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法。
【背景技术】
[0002]机载相控阵雷达主要的工作就是对运动目标进行检测，由于载机平台和地杂波存在相对运动，使得杂波回波多普勒频率不仅与载机平台速度有关，还与杂波散射点方位角和俯仰角有关，表明了时域和空域的耦合性。运动目标回波多普勒频率不但与载机平台运动有关，也与自身运动有关。若仅仅利用多普勒处理，则运动目标多普勒谱必须超过杂波多普勒谱宽才可能被检测到，若平台速度很高或天线波束相对较宽，地面杂波会占据大多数多普勒频带，这会使检测微弱低速地面运动目标变得非常困难。空时自适应处理(STAP)技术能将空域自适应处理和多普勒(时域)自适应处理的优点结合起来，在空时域联合自适应滤波把目标从杂波和干扰环境中分离开，对杂波进行有效抑制，改善慢速目标的检测性倉泛。
[0003]常规的全维STAP算法需要大量满足独立同分布的训练样本对协方差矩阵进行估计，在实际场景中很难得到满足；而且当系统自由度很高时，全维协方差矩阵直接求逆运算在现有计算水平下几乎是无法实现的。目前提出的降维和非均匀STAP算法，能够降低STAP自适应权值计算的运算量和改善非均匀杂波环境中STAP算法杂波抑制性能，但是仍然在求解自适应权值的时候依然面临着对空时协方差矩阵直接求逆的运算，耗费系统很大的运算量和设备量，使得STAP技术难以满足系统实时性的要求。
[0004]目前已有一些提基于协方差矩阵逆更新的SMI算法，这些算法无需估计采样空时协方差矩阵，但是因为零矩阵不存在逆矩阵，这些算法难以设置初始逆矩阵来等价求解SMI算法的自适应权矢量，只能获得一种近似的解，STAP权值求解的稳定性受到一定影响。
【发明内容】
[0005]本发明针对常规STAP算法自适应权值计算中直接进行空时协方差矩阵求逆运算，消耗庞大运算量及设备量，难以有效进行实时处理的缺陷，根据空时协方差矩阵的Hermitian性质，利用阵元阶数分块递推，提出一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法。
[0006]本发明方法是通过下述技术方案实现的:
[0007]步骤一、建立机载相控阵雷达数据模型；
[0008]假设阵列天线正侧面放置的机载雷达，阵列天线是由N个间距为半波长的阵元构成的均匀线阵，在一个相关处理间隔(CPI)内雷达以固定的脉冲重复频率(PRF)f；发射M个脉冲，载机平台的高度为h，恒定的飞行速度为Va，不模糊的距离门数为L，将所有空域通道接收的回波信号转换成基带信号后，第I个距离门内的空时数据为
[0009]
【权利要求】
1.一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、建立机载相控阵雷达数据模型； 假设阵列天线正侧面放置的机载雷达，阵列天线是由N个间距为半波长的阵元构成的均匀线阵，在一个相关处理间隔(CPI)内雷达以固定的脉冲重复频率(PRF) f；发射M个脉冲，载机平台的高度为h，恒定的飞行速度为Va，不模糊的距离门数为L，将所有空域通道接收的回波信号转换成基带信号后，第I个距离门内的空时数据为
X1 = Xc+Xi = [Xsu(I), xs；i(2),..., Xeu(N)Ht (I) 其中,Xsu (η) = [X1 (η, I), X1 (η, 2),..., X1 (η, Μ)]τ是第η个脉冲接收的MX I维阵列数据，X。表示接收数据中的杂波成分，Xi表示零均值高斯白噪声，下标s表示数据按阵元顺序排列；STAP处理中，杂波特性是未知的，协方差矩阵R必须利用训练样本集合进行估计
2.如权利要求1所述的一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法，其特征在于，其中m取3~5。
3.如权利要求1或2所述的一种基于阵元阶数递推的降维空时自适应权值计算方法，其特征在于，其中建立基于阵元阶数的协方差矩阵求逆递推计算模型时，当得到第I个阵元阶数的接收数据后，利用训练样本估计前I个阵元阶数的阵列协方差矩阵3(1)，该矩阵是Hermitian矩阵,利用Hermitian顺序主子式递推方法完成第I个阵元阶数协方差矩阵的求逆；接着，在接收到第2个直至第N个阵元阶数的数据时，递推计算前2个直至前N个阵元阶数接收数据协方差矩阵的逆矩阵；递推过程中计算矩阵的逆矩阵，直接利用Hermitian顺序主子式递推完成这些mXm维矩阵逆的计算。
【文档编号】G01S7/36GK104035078SQ201410238730
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】杨小鹏, 孙雨泽, 曾涛, 龙腾 申请人:北京理工大学