基于改進(jìn)的自適應(yīng)多脈沖壓縮的距離-多普勒估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及雷達(dá)信號(hào)接收處理技術(shù)中的自適應(yīng) 距尚_多普勒估計(jì)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近年來(lái)軍事裝備的發(fā)展，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中大量應(yīng)用隱身飛行器、無(wú)人機(jī)和巡航導(dǎo) 彈等低反射截面積RCS飛行器，目標(biāo)回波能量顯著減小，導(dǎo)致雷達(dá)探測(cè)距離減小、預(yù)警時(shí) 間縮短和跟蹤精度降低等，嚴(yán)重降低了雷達(dá)的探測(cè)性能。為了通過(guò)提高信噪比來(lái)改善雷達(dá) 探測(cè)性能，現(xiàn)有最常用的方法是，脈沖多普勒雷達(dá)通過(guò)對(duì)相干脈沖回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波 和多普勒處理得到距離-多普勒平面。但該方法得到的距離-多普勒估計(jì)中有較高的距 離-多普勒旁瓣。當(dāng)雷達(dá)觀測(cè)場(chǎng)景中存在多個(gè)目標(biāo)或雜波成分豐富時(shí)，弱小目標(biāo)容易受到 臨近強(qiáng)散射體旁瓣的嚴(yán)重影響，因此傳統(tǒng)方法對(duì)于復(fù)雜環(huán)境條件下弱小目標(biāo)的探測(cè)仍然具 有極大的困難。
[0003] 自適應(yīng)多脈沖壓縮是一種抑制距離-多普勒旁瓣的方法，可有效解決距 離-多普勒估計(jì)中旁瓣高的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外關(guān)于自適應(yīng)多脈沖壓縮已有一些研宄。在文 獻(xiàn)''Range-DoppIer sidelobe and clutter suppression via time range adaptive processing，proc of 2011IEEE CIE International Conference on Radar, October 2011. "提出自適應(yīng)多脈沖壓縮AMPC算法基于最小均方誤差MMSE，根據(jù)多脈沖回波信號(hào)，自 適應(yīng)地為每個(gè)距離-多普勒單元確定濾波器，抑制距離-多普勒旁瓣。但這種方法計(jì)算量太 大限制其在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。在文獻(xiàn)"Fast implementation of adaptive multi-pulse compression via dimensionality reduction technique,proc of 2012IEEE Radar Conference, pp. 0435 - 0440, 2012"中，提出快速自適應(yīng)多脈沖壓縮FAMPC算法，將MMSE代 價(jià)函數(shù)分割成塊，再對(duì)每個(gè)塊用AMPC算法處理。與AMPC相比，F(xiàn)AMPC減小了計(jì)算量，但同 時(shí)造成距離多普勒估計(jì)中明顯的性能損失。這些算法都不能兼顧運(yùn)算量低和估計(jì)性能好的 問(wèn)題。另外，自適應(yīng)多脈沖壓縮AMPC算法和快速自適應(yīng)多脈沖壓縮FAMPC算法都是基于自 適應(yīng)脈沖壓縮 APC 算法。文獻(xiàn) "Gain-constrained adaptive pulse compression via a MVDR framework，proc of 2009IEEE Radar Conference, pp. 1-6. 2009"提出增益約束自適 應(yīng)脈沖壓縮GCAPC算法比自適應(yīng)脈沖壓縮APC算法有更好的檢測(cè)性能，特別是弱小目標(biāo)檢 測(cè)中有更明顯的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供能夠以較小的計(jì)算量來(lái)獲得良好的距離-多 普勒估計(jì)效果的方法。
[0005] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是，基于改進(jìn)的自適應(yīng)多脈沖壓縮 的距離-多普勒估計(jì)方法，包括以下步驟：
[0006] 1)回波信號(hào)模型建立步驟：
[0007] 回波信號(hào)模型表示為
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于改進(jìn)的自適應(yīng)多脈沖壓縮的距離-多普勒估計(jì)方法，包括w下步驟： 1) 回波信號(hào)模型建立步驟： 回波信號(hào)模型表示為：
Yg為M個(gè)相干脈沖的回波采樣在快時(shí)間上對(duì)應(yīng)到第g個(gè)距離單元的長(zhǎng)度為N的連續(xù)片 段所表示成的NXM的矩陣巧g為接收機(jī)引入的單位功率加性高斯白噪聲；G、為線性變 換矩陣；Xg為從第g-(N-l)個(gè)距離單元到第g+(N-l)個(gè)距離單元的距離-多普勒平面的離 散采樣的一個(gè)（2N-1)XK的矩陣，Xg的每列表示某個(gè)多普勒采樣的距離維離散采樣，行表示 某個(gè)距離單元的多普勒離散采樣，多普勒離散采樣點(diǎn)數(shù)為K;
sj表示發(fā)射波形S的第j個(gè)采樣值，j= 1，…，N，e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)，（?）T表示矩 陣轉(zhuǎn)置； 2) 粗估計(jì)步驟： 對(duì)各脈沖回波用匹配濾波和多普勒處理得到距離-多普勒平面的粗估計(jì)結(jié)果，將粗估 計(jì)結(jié)果中從第g-(N-l)個(gè)距離單元到第g+(N-l)個(gè)距離單元的片段表示成一個(gè)（2N-1)XK 矩陣作為第g個(gè)距離單元對(duì)應(yīng)的多普勒估計(jì)初值； 3) 迭代步驟： 3-1)令X =[ai，...，a,,]，第1次迭代時(shí)，利用各距離單元對(duì)應(yīng)的多普勒估計(jì)初值對(duì) Xg賦值，否則，利用最新的各距離單元對(duì)應(yīng)的多普勒估計(jì)值對(duì)Xg賦值；再對(duì)各脈沖的回波 應(yīng)用約束增益自適應(yīng)脈沖壓縮GCAPC算法分別進(jìn)行距離像估計(jì)得到各脈沖的距離像估計(jì) [a。. . .，aj，m= 1，…，M，a。為第m個(gè)脈沖的距離像估計(jì)，進(jìn)入步驟3-2); 3-2)利用最新得到的距離像估計(jì)[a。. . .，aj使用GCAPC算法計(jì)算各距離單元的多普 勒估計(jì)值：
S表示發(fā)射波形，I，|表示取模，將中每一列對(duì)應(yīng)一個(gè)距離單元的多普勒估計(jì)值，完 成1次迭代，判斷當(dāng)前迭代次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)最大次數(shù)，如否，則返回至步驟3-1)，如是，根 據(jù)最新的各距離單元的多普勒估計(jì)值得到雷達(dá)觀測(cè)場(chǎng)景中的距離-多普勒平面。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于改進(jìn)的自適應(yīng)多脈沖壓縮的距離-多普勒估計(jì)方法。本發(fā)明對(duì)每個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的回波信號(hào)應(yīng)用約束增益自適應(yīng)脈沖壓縮GCAPC算法進(jìn)行距離像估計(jì)；再將得到的距離像估計(jì)對(duì)應(yīng)每個(gè)距離單元的結(jié)果應(yīng)用GCAPC算法進(jìn)行多普勒估計(jì)，將多普勒估計(jì)表示成距離-多普勒平面。與現(xiàn)有的自適應(yīng)多脈沖壓縮AMPC算法相比，本發(fā)明提出更小的計(jì)算量，得到與AMPC相近的距離-多普勒估計(jì)效果。本發(fā)明降低了自適應(yīng)多脈沖壓縮算法在距離-多普勒估計(jì)時(shí)所需的計(jì)算量，同時(shí)更好地抑制距離-多普勒旁瓣。
【IPC分類】G01S7-41
【公開(kāi)號(hào)】CN104793194
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510189184
【發(fā)明人】崔國(guó)龍, 楊亞, 王佰錄, 李溯琪, 黎亮, 易偉, 盧術(shù)平, 孔令講, 楊曉波
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月21日