一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，思路為：計算快速傅里葉變換后的第n個陣元在第l個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖znl和N個陣元的第k個多普勒通道在第l個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波zkl，并計算降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第l個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波z'kl和N個陣元的第k個多普勒通道、第l個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣Rkl；計算第p次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第l個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣和N個陣元的第k個多普勒通道、第l個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波的最優(yōu)協(xié)方差矩陣并計算空時自適應(yīng)濾波處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第l個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波，進(jìn)而計算陣元—多普勒域機(jī)載雷達(dá)回波對應(yīng)的距離?多普勒譜。
【專利說明】
一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)雜波抑制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜 波抑制方法，并且是基于非均勻雜波條件下級聯(lián)二維空時處理方法，適用于斜側(cè)陣機(jī)載雷 達(dá)雜波抑制或非正側(cè)陣機(jī)載雷達(dá)雜波抑制。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)載預(yù)警雷達(dá)已經(jīng)成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭的預(yù)警情報、戰(zhàn)場監(jiān)視和作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)的重要組 成部分，它可以顯著增加對低空突防目標(biāo)的探測距離，大大提高武器系統(tǒng)的效能，在現(xiàn)在戰(zhàn) 爭中扮演著越來越重要的角色，受到各軍事大國的高度重視。機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的波束指向一 般是水平或稍下方向，使得機(jī)載預(yù)警雷達(dá)不可避免地會接收到地雜波。由于技術(shù)水平限制， 使得陣列機(jī)載雷達(dá)天線的旁瓣電平較高，且陣列機(jī)載雷達(dá)回波中地雜波較強(qiáng)，可達(dá)90dB，遠(yuǎn) 強(qiáng)于目標(biāo)回波;此外，由于飛機(jī)平臺的運(yùn)動，地雜波的多普勒范圍大大展寬，使得可供檢測 的多普勒范圍大大降低，有很大一部分目標(biāo)都"湮沒"在地雜波中。因此，為了可靠檢測遠(yuǎn)距 離目標(biāo)，首先要解決機(jī)載雷達(dá)的雜波抑制問題。
[0003] 空時自適應(yīng)處理(STAP)技術(shù)的誕生追溯到20世紀(jì)70年代，在雜波協(xié)方差矩陣和目 標(biāo)信號分別確知的條件下，Brennan和Reed等在期刊Aerospace and Electronic Systems (AES)上，提出了全空時自適應(yīng)處理(STAP)的概念和理論，其思想是將陣列信號處理的基本 原理推廣到由脈沖和陣元采樣的兩維場中；全空時自適應(yīng)處理(STAP)能夠取得比較理想的 機(jī)載雷達(dá)雜波抑制效果，但是，機(jī)載雷達(dá)雜波協(xié)方差矩陣精確已知的條件在工程實(shí)現(xiàn)中難 以滿足，通常情況下是由參考單元估計得到;根據(jù)Reed，Mal lett和Brennan三人提出的理論 (即RMB準(zhǔn)貝IJ)可知，為了使空時自適應(yīng)處理(STAP)器的性能損失不超過3dB，空時自適應(yīng)處 理(STAP)器訓(xùn)練樣本個數(shù)至少應(yīng)為系統(tǒng)自由度的兩倍，而且，機(jī)載雷達(dá)雜波協(xié)方差矩陣須 從獨(dú)立同分布的訓(xùn)練樣本估計而來，所以全空時自適應(yīng)處理(STAP)的運(yùn)算量和設(shè)備復(fù)雜度 令人難以接受。
[0004] 為了降低運(yùn)算量，德國的R.Klemm博士于1987年在期刊Signal Processing上提出 了輔助通道法，將空時自適應(yīng)處理(STAP)器維數(shù)從Ml降至N+M-1，此處N表示機(jī)載雷達(dá)天線 陣元個數(shù)，M表示一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù);在沒有誤差的理想情況 下，該方法能夠取得比較理想的雜波抑制效果，性能接近最優(yōu)空時自適應(yīng)處理(STAP)處理， 并且降低了估計雜波協(xié)方差矩陣所需要的獨(dú)立同分布參考單元數(shù)目，但在有誤差情況下， 該方法的雜波抑制性能并不理想。
[0005] 國內(nèi)的西安電子科技大學(xué)在降維空時自適應(yīng)處理（STAP)研究方面也展開了大量 工作，并提出了局域化處理法，即因子化方法（1DT)和擴(kuò)展因子化方法(mDT);該局域化處理 法首先利用低旁瓣的多普勒濾波器對機(jī)載雷達(dá)回波進(jìn)行局域化處理，然后在空域自適應(yīng)處 理或空時域聯(lián)合自適應(yīng)處理將雷達(dá)雜波抑制掉。
[0006] 1994年，H.Wang等人提出了局域化聯(lián)合處理(JDL)方法，該方法利用兩維傅里葉變 換將接收到的雷達(dá)雜波由陣元-脈沖域變換到角度-多普勒域，然后分別在相鄰的空域維和 時域維選取3個波束進(jìn)行聯(lián)合自適應(yīng)處理，該方法的維數(shù)由1DT(或3DT)的N(或3N)進(jìn)一步降 到9,顯著減少計算量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述已有技術(shù)在非均勻雜波環(huán)境下協(xié)方差矩陣估計不夠準(zhǔn)確的問題，本發(fā)明 的目的在于充分利用機(jī)載雷達(dá)陣元和機(jī)載雷達(dá)脈沖回波，并提出一種基于協(xié)方差矩陣估計 的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，該種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法基于迭代方 式的協(xié)方差矩陣估計形式，從而進(jìn)行機(jī)載雷達(dá)雜波抑制，旨在非均勻雜波環(huán)境下提高機(jī)載 雷達(dá)雜波的抑制性能。
[0008] 為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0009] -種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟1，分別設(shè)定機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在方位向均勻排列N個陣元，機(jī)載雷達(dá)回波 中包含的距離門個數(shù)為L，一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)為M，假設(shè)x nlm表示 第n個陣元、第1個距離門、第m個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回波，得到第n個陣元、第1個距離門接收的 機(jī)載雷達(dá)脈沖記為x ni，并對xni進(jìn)行快速傅里葉變換，得到快速傅里葉變換后的第n個陣元 在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖z nl，進(jìn)而依次計算得到第n個陣元、第k個多普勒通道在 第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波znkl和N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的 機(jī)載雷達(dá)回波Zkl;
[0011]其中，kG{l，2,…，K}，K表示快速傅里葉變換后的第n個陣元在第1個距離門接收 的機(jī)載雷達(dá)脈沖Zni包含的多普勒通道總個數(shù);1￡{1，2，-_14兒表示機(jī)載雷達(dá)回波中包含的 距離門總個數(shù)；
[0012]步驟2,初始化:設(shè)k表示當(dāng)前多普勒通道索引，1表示當(dāng)前的距離門索引，k和1初始 值均為1;設(shè)定P為迭代次數(shù)，且P的初始值為1;
[0013] 步驟3,獲取N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練 樣本集Qkl，Qkl=[Zk(l-MN)…Zk(l-1) Zk(l+1)…Zk(l+MN) S]，并計算得到N個陣元的第k個多普 勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練優(yōu)化樣本集q2…qv… qv]，Qki中包含的元素分別與V ki中包含的元素 對應(yīng)，qv表不(^ki中第v個優(yōu)化訓(xùn)練樣本； qv對應(yīng)Qki中zi的相位差導(dǎo)向矢量S，且下標(biāo)V=2MN+1;
[0014] 其中，Z1表示與快速傅里葉變換后的N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá) 脈沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快拍矢量，z ka〇表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1-1個距離門 接收的機(jī)載雷達(dá)回波，zk(1+1)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1+1個距離門接收的機(jī)載 雷達(dá)回波，z k(1-MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1-MN個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回 波，z ka+MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1+MN個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波；
[0015] 步驟4,對N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波Zkl進(jìn)行 降維處理，計算得到降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波 z'kl，進(jìn)而計算得到N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差 矩陣R kl;其中，如果當(dāng)前多普勒通道索引k=l時，N個陣元的第k-1個多普勒通道在第1個距 離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波z(k-m為N個陣元的第K個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載 雷達(dá)回波z K1;如果當(dāng)前多普勒通道索引k = K時，N個陣元的第K+1個多普勒通道在第1個距離 門接收的機(jī)載雷達(dá)回波Z(K+m為N個陣元的第1個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷 達(dá)回波Z11;
[0016] 步驟5,計算第p次迭代后第v個優(yōu)化訓(xùn)練樣本對N個陣元的第k個多普勒通道、第1 個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣的加權(quán)系數(shù)點(diǎn)進(jìn)而計算得到第P次迭代后N個 陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣;其中， 為V X 1維列向量，V表示K中包含的元素個數(shù)；
[0017] 步驟6,對第p次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波 協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣Pi沖前v-i個元素依次進(jìn)行平方歸一化，得到第p次迭代后恥中第/ 個元素對應(yīng)的加權(quán)歸一化系數(shù)pq2,然后計算得到第P次迭代后N個陣元的第k個多普勒通 道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差歸一化矩陣;其中，y G {1，2，~v-l}，V表 示粒中包含的元素個數(shù)；
[0018] 步驟7,判斷第p次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回 波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣是否達(dá)到穩(wěn)態(tài)，假定|P; ],||=-;如果，則令P加 1，返回步驟5;
[0019] 若迭代終止，此時得到的第p次迭代后的加權(quán)系數(shù)矩陣K 達(dá)到穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而得到的第P次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá) 回波雜波協(xié)方差歸一化矩陣食『,，為N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá) 回波雜波的最優(yōu)協(xié)方差矩陣;
[0020] 步驟8,利用N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波的最 優(yōu)協(xié)方差矩陣，對降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回 波zli進(jìn)行空時自適應(yīng)處理，得到空時自適應(yīng)濾波處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1 個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波y kl;
[0021] 步驟9,令1加1，重復(fù)步驟3-步驟8,直到1=L時，第k個多普勒通道的L個距離門各 自對應(yīng)的機(jī)載雷達(dá)回波雜波抑制完成后，再令k加1，重復(fù)步驟3步驟8,直至ljk = K時，此時K個 多普勒通道各自對應(yīng)的L個距離門機(jī)載雷達(dá)回波雜波全部抑制完成，并得到陣元一多普勒 域機(jī)載雷達(dá)回波對應(yīng)的距離-多普勒譜。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0023] 第一，本發(fā)明中提出的方法相比常規(guī)脈沖多普勒方法，充分使用導(dǎo)向矢量信息，使 得處理過程更具有穩(wěn)健性；
[0024] 第二，使用常規(guī)擴(kuò)展因子化法3DT估計機(jī)載雷達(dá)雜波協(xié)方差矩陣時，通常采用廣義 內(nèi)積(GIP)方法作為非均勻檢測器剔除訓(xùn)練樣本的樣本奇點(diǎn)，該方法在均勻雜波條件下表 現(xiàn)較好，但在非均勻雜波環(huán)境的條件下表現(xiàn)極差;本發(fā)明方法在非均勻雜波環(huán)境下依然能 夠估計出機(jī)載雷達(dá)雜波協(xié)方差矩陣，從而更好地抑制機(jī)載雷達(dá)雜波；
[0025]第三，使用常規(guī)擴(kuò)展因子化法3DT估計機(jī)載雷達(dá)雜波協(xié)方差矩陣時，各訓(xùn)練樣本分 別使用相同的加權(quán)系數(shù)，導(dǎo)致在非均勻條件下，不能更好地補(bǔ)償機(jī)載雷達(dá)雜波起伏;而本發(fā) 明方法修正了這一缺陷。
【附圖說明】
[0026]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]圖1是本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0028]圖2a是使用脈沖多普勒方法進(jìn)行雜波抑制后得到的距離多普勒圖，其中橫坐標(biāo)為 多普勒通道，縱坐標(biāo)為距離門；
[0029] 圖2b是使用本發(fā)明方法進(jìn)行雜波抑制后得到的距離多普勒圖，其中橫坐標(biāo)為多普 勒通道，縱坐標(biāo)為距離門；
[0030] 圖3a是分別使用脈沖多普勒處理方法和本發(fā)明方法進(jìn)行雜波抑制后的雜波剩余 中1-300號距離門對應(yīng)的雜波剩余圖，其中橫坐標(biāo)表示多普勒通道，縱坐標(biāo)表示雜波剩余， 單位為dB;
[0031]圖3b是分別使用脈沖多普勒處理方法和本發(fā)明方法進(jìn)行雜波抑制后的雜波剩余 中300-530號距離門對應(yīng)的雜波剩余圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 參考圖1，為本發(fā)明方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；本發(fā)明的一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載 雷達(dá)雜波抑制方法，包括以下步驟：
[0033] 步驟1，分別設(shè)定機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在方位向均勻排列N個陣元，機(jī)載雷達(dá)回波 中包含的距離門個數(shù)為L，一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)為M，假設(shè)x nlm表示 第n個陣元、第1個距離門、第m個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回波，得到第n個陣元、第1個距離門接收的 機(jī)載雷達(dá)脈沖記為x ni，并對Xni進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)，得到快速傅里葉變換后的第n個 陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖Zni，進(jìn)而依次計算得到第n個陣元、第k個多普勒通 道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波z nkl和N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接 收的機(jī)載雷達(dá)回波Zkl。
[0034] 其中，kG{l，2,…，K}，K表示快速傅里葉變換后的第n個陣元在第1個距離門接收 的機(jī)載雷達(dá)脈沖Zni包含的多普勒通道總個數(shù);1￡{1，2，-_14兒表示機(jī)載雷達(dá)回波中包含的 距離門個數(shù)。
[0035] 具體地，分別設(shè)定機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在方位向均勻排列N個陣元，機(jī)載雷達(dá)回波 中包含的距離門個數(shù)為L，一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)為M，同時N也表示 空時處理的空域自由度，M也表示空時處理的時域自由度;假設(shè)x nlm表示第n個陣元、第1個距 離門、第m個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回波，mG{l，2,…，M}，那么第n個陣元、第1個距離門接收的機(jī) 載雷達(dá)脈沖記為x ni，其表達(dá)式為：
[0036] Xnl=[Xnll Xnl2 …Xnlm …XnlM]T
[0037] 進(jìn)而得到N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖，并得到與所述N個陣 元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快排矢量 X1，其表達(dá)式為：
[0038] X/=[xJ；乓…xU
[0039] 因此，對第n個陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖Xnl進(jìn)行快速傅里葉變換 (FFT)，得到快速傅里葉變換后的第n個陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖z nl，其表達(dá) 式為：
[0040] Znl - T Xnl -[Znll Znl2 ??? Znlk ??? ZnlK]
[0041] 進(jìn)而得到快速傅里葉變換后的N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖， 并得到與快速傅里葉變換后的N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的 空時數(shù)據(jù)快拍矢量zi，其表達(dá)式為：
[0042] {丨 zTv …zlt …r￡TNl~J
[0043]其中，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置，xnlm表示第n個陣元、第1個距離門、第m個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回 波，znl表示第n個陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖，znlk表示第n個陣元、第k個多普 勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖，T表示加權(quán)快速傅里葉變換(FFT)矩陣， Xnl表示 第n個陣元、第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖，上標(biāo)H表示共輒轉(zhuǎn)置;如果第n個陣元在第1 個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖x ni做FFT處理時進(jìn)行了fftshift處理，那么加權(quán)快速傅里葉 變換(FFT)矩陣T的第k列矢量Tk為：
[0044] Tk=[ao aiejlI(k-K/2-1)/(K/2) ??? ave^k-K/2-1)/(K/2)(k,) ??? aK-iejlI(k-K/2-1)/(K/2)(K-D]1
[0045] 其中，V G {〇，1，2,…，K_1}，K表示快速傅里葉變換(FFT)的點(diǎn)數(shù)，相當(dāng)于對N個陣 元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快排矢量xi做K點(diǎn)快速傅里 葉變換(FFT)，K為2的冪次，且K值大于等于一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù) M;同時，K也表示快速傅里葉變換后的第n個陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖znl包 含的多普勒通道總個數(shù);a k，表示加權(quán)快速傅里葉變換(FFT)矩陣中第k'個加權(quán)系數(shù);然后依 次計算得到第n個陣元、第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波z nkl和N個陣 元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波zkl。
[0046] 所述第n個陣元、第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波znkl和所述 N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波zkl，其表達(dá)式分別為： M-1.
[0047] = Tf X", = X ?BrT,!/(m+11e-- m=Q
[0048] Zkl=[zikl Z2kl ??? Znkl ??? ZNkl]T
[0049] 其中，mG{〇，l，2,…，M-1}，M表示一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)， am表示加權(quán)快速傅里葉變換(FFT)矩陣中第m個加權(quán)系數(shù);Xnl(m+1)表示第n個陣元、第1個距離 門、第m+1個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回波，x nl表示第n個陣元、第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖，上 標(biāo)H表示共輒轉(zhuǎn)置，Tk表示加權(quán)快速傅里葉變換(FFT)矩陣T的第k列矢量;K表示快速傅里葉 變換(FFT)的點(diǎn)數(shù)，相當(dāng)于對N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的空 時數(shù)據(jù)快排矢量xi做K點(diǎn)快速傅里葉變換(FFT)，K 一般選擇2的冪次，且K值大于等于一個相 干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)M;同時，K也表示快速傅里葉變換后的第n個陣元在 第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖z nl包含的多普勒通道總個數(shù);1￡{1，2，-_14兒表示機(jī)載 雷達(dá)回波中包含的距離門個數(shù)，XniU +1)表示第n個陣元、第1個距離門、第m+1個脈沖的機(jī)載 雷達(dá)回波。
[0050] 步驟2，初始化:包括兩層循環(huán)，第一層為多普勒通道，第二層為距離門，設(shè)k表示當(dāng) 前多普勒通道索引，1表示當(dāng)前的距離門索引，k和1初始值均為1;設(shè)定p為迭代次數(shù)，且p的 初始值為1。
[0051]步驟3,獲取N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練 樣本集Qkl，Qkl=[Zk(l-MN) ??? Zk(l-1) Zk(l+1) ??? Zk(l+MN)S]，并計算得至丨JN個陣元的第k個多普 勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練優(yōu)化樣本集q2…qv… qv]，Qki中包含的元素分別與V ki中包含的元素 對應(yīng)，qv表不(^ki中第v個優(yōu)化訓(xùn)練樣本； qv對應(yīng)Qki中zi的相位差導(dǎo)向矢量S，且下標(biāo)V=2MN+1。
[0052]其中，Z1表示與快速傅里葉變換后的N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá) 脈沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快拍矢量，zkm表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1-1個距離門 接收的機(jī)載雷達(dá)回波，Zk( 1+1)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1+1個距離門接收的機(jī)載 雷達(dá)回波，zk(1- MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1-MN個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回 波，zka +MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1+MN個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波。
[0053] 具體地，為了保證空時自適應(yīng)處理的性能，在此對稱選取第1個距離門前后的2MN 個距離門樣本(不包括自身），以及zi的相位差導(dǎo)向矢量S，且S = S,?次，21表示與快速傅里 葉變換后的N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快拍矢量， ?表不矩陣的Kronecker乘積，St表不z ' ki空時處理過程中對應(yīng)的時域?qū)蚴噶浚琒s表不z ' ki 空時處理過程中對應(yīng)的空域?qū)蚴噶浚?'1{1表示降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第 1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波，且8,=[丨-^^???1?^：!，」表示虛數(shù)運(yùn)算 單位，e w表示x n i m相對x n i:的相位偏移，f d表示歸一化的時域多普勒頻率， Ss=[l ……，~〃，，，辦表示xnlm相對xllm的相位偏移，fs表示空域頻 率，N表示機(jī)載雷達(dá)天線陣面方位向均勻包含的陣元個數(shù)，N也表示z'kl空時處理過程中對應(yīng) 的空域自由度;然后獲取N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn) 練樣本集Qkl，Qkl=[Zk(l-MN)…Zk(l-1) Zk(l+1)…Zk(l+MN) S];其中，Zk(l-1)表示N個陣元的第k 個多普勒通道在第1-1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波，Zk(1+1)表示N個陣元的第k個多普勒通 道在第1 + 1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波，Zka-MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1-MN個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波，Zka+MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1+MN個距離 門接收的機(jī)載雷達(dá)回波，M表示一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)，N表示機(jī)載 雷達(dá)天線陣面方位向包含的陣元個數(shù)。
[0054]為了下標(biāo)方便管理，構(gòu)造 N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回 波擴(kuò)展訓(xùn)練優(yōu)化樣本集0/1<1，9/1<1=[9192~9^"9￥]，(^1中包含的元素分別與9 /1<1中包 含的元素 對應(yīng)，qv表不Q' ki中第v個優(yōu)化訓(xùn)練樣本;qv對應(yīng)Qki中zi的相位差導(dǎo)向矢量S， 且下標(biāo)V = 2MN+1。
[0055]步驟4,對N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波zkl進(jìn)行 降維處理，計算得到降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波 z'kl，進(jìn)而計算得到N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差 矩陣R kl;其中，如果當(dāng)前多普勒通道索引k=l時，N個陣元的第k-1個多普勒通道在第1個距 離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波z(k-m為N個陣元的第K個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載 雷達(dá)回波z K1;如果當(dāng)前多普勒通道索引k = K時，N個陣元的第K+1個多普勒通道在第1個距離 門接收的機(jī)載雷達(dá)回波z(K+m為N個陣元的第1個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷 達(dá)回波Z11。
[0056]具體地，本發(fā)明對N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回 波Zkl進(jìn)行3DT降維處理，降維處理后的N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī) 載雷達(dá)回波zkl自由度降為3N，該方法利用當(dāng)前多普勒通道k以及與其相鄰的兩個多普勒通 道k-1和k+1進(jìn)行降維處理，且如果當(dāng)前多普勒通道索引k=l時，N個陣元的第k-1個多普勒 通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波為N個陣元的第K個多普勒通道在第1個距離 門接收的機(jī)載雷達(dá)回波m;如果當(dāng)前多普勒通道索引k = K時，N個陣元的第K+1個多普勒通 道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波z(K+m為N個陣元的第1個多普勒通道在第1個距離門 接收的機(jī)載雷達(dá)回波zn，進(jìn)而計算得到降維處理后的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī) 載雷達(dá)回波的向量形式心表達(dá)式為：
[0057 ] 2kl=[2i(i-1),' ztkl Z\(k+\)l ZX(k-l)l ZNkl ZN{k^lv1
[0058]經(jīng)過整理，得到降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá) 回波z ' ki，其表達(dá)式為：
[0059] zm?!?,)11',
[0060] 其中，IN表示NXN的單位陣，Bk^Tk-i Tk Tk+1]，xi表示N個陣元在第1個距離門各 自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快排矢量，Tk表示加權(quán)快速傅里葉變換(FFT)矩 陣T的第k列矢量，B k表示加權(quán)快速傅里葉變換(FFT)矩陣T的組合矩陣，稱為降維矩 陣，發(fā)表示矩陣的Kronecker乘積，上標(biāo)H表示共輒轉(zhuǎn)置。
[0061]依據(jù)上面給出的數(shù)據(jù)矢量表示形式，獲得降維處理后N個陣元的第k個多普勒通 道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波z'kl，并根據(jù)RMB準(zhǔn)則，估計陣元一多普勒域機(jī)載雷達(dá)回波 的協(xié)方差矩陣所需樣本數(shù)必須大于2MN-3，M表示z ' kl空時處理過程中對應(yīng)的時域自由度，降 維處理后變?yōu)?,亦即M = 3;N表示Z'klS時處理過程中對應(yīng)的空域自由度，N也表示機(jī)載雷達(dá) 天線陣面方位向包含的陣元個數(shù);2' 1{1表示降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個 距離門的機(jī)載雷達(dá)回波。
[0062]然后計算得到N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié) 方差矩陣Rki:
;然后將Rki的初值設(shè)置為麗維單位矩陣Iki，N表示z 'ki 空時處理過程中對應(yīng)的空域自由度，N也表示機(jī)載雷達(dá)天線陣面方位向包含的陣元個數(shù);M 表示一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)。
[0063] 步驟5,計算第p次迭代后第v個優(yōu)化訓(xùn)練樣本對N個陣元的第k個多普勒通道、第1 個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣的加權(quán)系數(shù)我進(jìn)而計算得到第P次迭代后N個 陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣恥;其中，賊為 VX 1維列向量，V表示:PS中包含的元素個數(shù)。
[0064] 具體地，所述第p次迭代后第v個優(yōu)化訓(xùn)練樣本對N個陣元的第k個多普勒通道、第1 個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣的加權(quán)系數(shù)我I和所述第P次迭代后N個陣元的第 k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣其表達(dá)式分別為：
[0067]其中篇為VX1維列向量，V表示恥中包含的元素個數(shù);啦―1表示第p-1次迭代后N 個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣，|爲(wèi)表示第p次 迭代后zi的相位差導(dǎo)向矢量S對:R【的加權(quán)系數(shù)，Z1表示與快速傅里葉變換后的N個陣元在第 1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快拍矢量。
[0068]步驟6,對第p次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波 協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣踡中前V-1個元素依次進(jìn)行平方歸一化，得到第p次迭代后g中第/ 個元素對應(yīng)的加權(quán)歸一化系數(shù)|及&|2,然后計算得到第P次迭代后N個陣元的第k個多普勒通 道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差歸一化矩陣Rf ;其中，V' G {1，2，…V-l}，V表 示Pf,中包含的元素個數(shù)。
[0069]具體地，所述第p次迭代后恥中第/個元素對應(yīng)的加權(quán)歸一化系數(shù)|&丨,|2,其表達(dá) 式為：
[0071 ]其中，/ G {1，2，…V-l}，V表示K中包含的元素個數(shù)，Pf凍示第p次迭代后N個陣元 的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣，^表示第p次迭 代后第/個訓(xùn)練樣本對第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣的 加權(quán)系數(shù)，q v，表示Vk沖第V'個優(yōu)化訓(xùn)練樣本，Q、表示N個陣元的第k個多普勒通道、第1個 距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練優(yōu)化樣本集。
[0072] 利用第p次迭代后恥中第/個元素對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)歸一化系數(shù)py2，計算得到第 P次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差歸一化矩 陣紀(jì)，句=丈起q,#，qv，表示Q'ki中第v '個優(yōu)化訓(xùn)練樣本，Q'ki表示N個陣元的第k個多 :1,土1 普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練優(yōu)化樣本集。
[0073] 步驟7,判斷第p次迭代后R〖的加權(quán)系數(shù)矩陣恥是否達(dá)到穩(wěn)態(tài)，假定||P1=-°<M如果 |PS PSl / |Pf I > f，則令P加1，返回步驟5;
[0074] 若迭代終止，此時得到的第P次迭代后R【的加權(quán)系數(shù)矩陣恥 達(dá)到穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而得到的第P次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá) 回波雜波協(xié)方差歸一化矩陣放纟，為N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá) 回波雜波的最優(yōu)協(xié)方差矩陣。
[0075]步驟8,利用N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波的最 優(yōu)協(xié)方差矩陣Rw，對降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回 波乂^進(jìn)行空時自適應(yīng)(STAP)處理，得到空時自適應(yīng)(STAP)濾波處理后N個陣元的第k個多 普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波ykl。
[0076] 具體地，利用N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波的最 優(yōu)協(xié)方差矩陣&?，通過N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波空 時自適應(yīng)權(quán)值
，計算得到空時自適應(yīng)(STAP)濾波處理后N個陣元的第k個多普 勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波ykl。
[0077] 也=?
[0078]其中，wkl表示N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波空時 自適應(yīng)權(quán)值，2\1表示降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回 波，kG{l，2,…，K}，K表示快速傅里葉變換后的第n個陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá) 脈沖z nl包含的多普勒通道總個數(shù)；1￡{1，2，-丄}兒表示機(jī)載雷達(dá)回波中包含的距離門個 數(shù)。
[0079]步驟9,令1加1，重復(fù)步驟3-步驟8,直到1=L時，第k個多普勒通道的L個距離門各 自對應(yīng)的機(jī)載雷達(dá)回波雜波抑制完成后，再令k加1，重復(fù)步驟3-步驟8,直到k = K時，此時K 個多普勒通道各自對應(yīng)的L個距離門機(jī)載雷達(dá)回波雜波全部抑制完成，并得到陣元一多普 勒域機(jī)載雷達(dá)回波對應(yīng)的距離-多普勒譜。
[0080] 通過以下仿真試驗(yàn)對本發(fā)明效果作進(jìn)一步驗(yàn)證說明。
[0081] (一)實(shí)驗(yàn)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)條件
[0082] 機(jī)載雷達(dá)的天線陣面結(jié)構(gòu)采用斜側(cè)陣面陣，各個陣元均勻排列在橢圓天線陣面 上，天線陣面的方位向和俯仰向分別均勻排列56個陣元和10個陣元，陣元間距為d = V2,入 為載波波長，仿真實(shí)驗(yàn)的雜波數(shù)據(jù)脈沖個數(shù)為500,距離門個數(shù)為530。
[0083](二)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果分析
[0084] 分別采用常規(guī)脈沖多普勒濾波方法和本發(fā)明方法雷達(dá)回波進(jìn)行雜波抑制，得到的 兩幅距離多普勒圖分別如圖2a、圖2b所示；圖2a是使用脈沖多普勒方法進(jìn)行雜波抑制后得 到的距離多普勒圖，圖2b是使用本發(fā)明方法進(jìn)行雜波抑制后得到的距離多普勒圖，其中，圖 2a和圖2b中的橫坐標(biāo)分別為多普勒通道，縱坐標(biāo)分別為距離門，并且白色區(qū)域分別表示雜 波抑制后的雜波剩余功率分布，黑色區(qū)域分別表示雜波抑制后的噪聲剩余功率分布。
[0085] 從圖2a中可以看出，采用常規(guī)脈沖多普勒濾波方法進(jìn)行雜波抑制后，雜波剩余功 率較強(qiáng)，主瓣所占的多普勒寬度較大;從圖2b中可以看出，本發(fā)明方法能夠有效降低雜波剩 余，對旁瓣雜波的抑制性能較好，而且主瓣所占的多普勒范圍也變窄，有利于后續(xù)對目標(biāo)進(jìn) 行檢測。
[0086] 分別常規(guī)脈沖多普勒濾波方法和本發(fā)明方法對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行雜波抑制，繪制兩種 方法的雜波剩余比較圖，如圖3a和圖3b所示；圖3a是分別使用脈沖多普勒處理方法和本發(fā) 明方法進(jìn)行雜波抑制后的雜波剩余中1-300號距離門對應(yīng)的雜波剩余圖，其中橫坐標(biāo)表示 多普勒通道，縱坐標(biāo)表示雜波剩余，單位為dB;圖3b是分別使用脈沖多普勒處理方法和本發(fā) 明方法進(jìn)行雜波抑制后的雜波剩余中300-530號距離門對應(yīng)的雜波剩余圖。
[0087]從圖3a和圖3b可以看出，與常規(guī)脈沖多普勒濾波方法相比，本發(fā)明方法使主瓣雜 波變窄且使旁瓣雜波功率降低，而且，與常規(guī)脈沖多普勒濾波方法相比，本發(fā)明方法的旁瓣 雜波的抑制能力更佳。
[0088] 綜上所述，仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本發(fā)明的正確性，有效性和可靠性。
[0089] 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍；這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，分別設(shè)定機(jī)載雷達(dá)的天線陣面在方位向均勻排列N個陣元，機(jī)載雷達(dá)回波中包 含的距離門個數(shù)為L，一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)為M，假設(shè)xnlm表示第η 個陣元、第1個距離門、第m個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回波，得到第η個陣元、第1個距離門接收的機(jī) 載雷達(dá)脈沖記為Xnl，并對Xnl進(jìn)行快速傅里葉變換，得到快速傅里葉變換后的第η個陣元在 第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖ζ η1，進(jìn)而依次計算得到第η個陣元、第k個多普勒通道在第 1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波ZnkdPN個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī) 載雷達(dá)回波Zkl; 其中，ke{l，2, ···，!(}，K表示快速傅里葉變換后的第η個陣元在第1個距離門接收的機(jī) 載雷達(dá)脈沖ζη1包含的多普勒通道總個數(shù)；1^{1，2，-_14兒表示機(jī)載雷達(dá)回波中包含的距離 門總個數(shù)； 步驟2,初始化:設(shè)k表示當(dāng)前多普勒通道索引，1表示當(dāng)前的距離門索引，k和1初始值均 為1;設(shè)定P為迭代次數(shù)，且P的初始值為1; 步驟3,獲取N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練樣本 集Qki，Qki=[zk(i-MN)…Zk(i-1) Zk(i+1)…Zk(i+MN) S]，并計算得至丨JN個陣元的第k個多普勒通 道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練優(yōu)化樣本集q2…q v…qv]，Qkl 中包含的元素分別與Via中包含的元素一一對應(yīng)，qv表示Via中第v個優(yōu)化訓(xùn)練樣本;qv對應(yīng) Qki中zi的相位差導(dǎo)向矢量S，且下標(biāo)V = 2MN+1; 其中，Z1表示與快速傅里葉變換后的N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖 相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快拍矢量，zka-υ表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1-1個距離門接收 的機(jī)載雷達(dá)回波，Zka+υ表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1+1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá) 回波，Z k(1-MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1-MN個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波， Zk(1+MN)表示N個陣元的第k個多普勒通道在第1+MN個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波； 步驟4,對N個陣元的第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波zkl進(jìn)行降維 處理，計算得到降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波z'kl， 進(jìn)而計算得到N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣 Rkl;其中，如果當(dāng)前多普勒通道索引k=l時，N個陣元的第k-Ι個多普勒通道在第1個距離門 接收的機(jī)載雷達(dá)回波z(k-m為N個陣元的第K個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá) 回波ζκι;如果當(dāng)前多普勒通道索引k = K時，N個陣元的第K+1個多普勒通道在第1個距離門接 收的機(jī)載雷達(dá)回波z(K+m為N個陣元的第1個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回 波 Z11; 步驟5,計算第P次迭代后第V個優(yōu)化訓(xùn)練樣本對N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距 離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣的加權(quán)系數(shù)及()，進(jìn)而計算得到第P次迭代后N個陣元 的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣％淇中，β[,為V X 1維列向量，V表示中包含的元素個數(shù)； 步驟6,對第Ρ次迭代后Ν個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方 差加權(quán)系數(shù)矩陣1?中前V-1個元素依次進(jìn)行平方歸一化，得到第p次迭代后K中第ν'個元 素對應(yīng)的加權(quán)歸一化系數(shù)|免,|，然后計算得到第P次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、 第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差歸一化矩陣:&|ι其中，/^{1，2，一￥-1}，￥表示恥 中包含的元素個數(shù)； 步驟7,判斷第p次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié) 方差加權(quán)系數(shù)矩陣齡是否達(dá)到穩(wěn)態(tài)，則令P加1，返 回步驟5;，迭代終止，此時得到的第P次迭代后1?的加權(quán)系數(shù)矩陣K達(dá)到 穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而得到的第P次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波 雜波協(xié)方差歸一化矩陣故f,，為N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波 雜波的最優(yōu)協(xié)方差矩陣; 步驟8,利用N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波的最優(yōu)協(xié) 方差矩陣疲"，對降維處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波z'w 進(jìn)行空時自適應(yīng)處理，得到空時自適應(yīng)濾波處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離 門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波y ki; 步驟9,令1加1，重復(fù)步驟3-步驟8,直到1 = L時，第k個多普勒通道的L個距離門各自對 應(yīng)的機(jī)載雷達(dá)回波雜波抑制完成后，再令k加1，重復(fù)步驟3步驟8,直到k=K時，此時K個多普 勒通道各自對應(yīng)的L個距離門機(jī)載雷達(dá)回波雜波全部抑制完成，并得到陣元一多普勒域機(jī) 載雷達(dá)回波對應(yīng)的距離-多普勒譜。2.如權(quán)利要求1所述的一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，其特征在 于，在步驟1中，所述第η個陣元、第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖記為χη1，其表達(dá)式為： Xnl-[xnll Χη12 '''Χη?ιιι''· ΧπΙμ] 所述快速傅里葉變換后的第η個陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖ζη1，以及所述 第η個陣元、第k個多普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波znkl和Ν個陣元的第k個多 普勒通道在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)回波z kl，其表達(dá)式分別為： Znl - T Xnl -[Znll Znl2 '"Znlk··· ZnlK]Zkl=[Zlkl Z2kl …Znkl …ZNkl]T 其中，111￡{〇，1，2，"_，]\1-1}，]\1表不一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)，3111表 示加權(quán)快速傅里葉變換矩陣中第m個加權(quán)系數(shù);Xnlu+1)表示第n個陣元、第1個距離門、第m+1 個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回波，χ ηι表示第η個陣元、第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖，上標(biāo)T表示 轉(zhuǎn)置，Xnim表示第η個陣元、第1個距離門、第m個脈沖的機(jī)載雷達(dá)回波，ζ η1表示第η個陣元在第 1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖，Znlk表示第η個陣元、第k個多普勒通道在第1個距離門接收 的機(jī)載雷達(dá)脈沖，T表示加權(quán)快速傅里葉變換矩陣，Tk表示加權(quán)快速傅里葉變換矩陣T的第k 列矢量，上標(biāo)Η表示共輒轉(zhuǎn)置，ke{l，2,···，!(}，K表示快速傅里葉變換后的第η個陣元在第1 個距離門接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖ζη?包含的多普勒通道總個數(shù);1^{1，2，-_14兒表示機(jī)載雷達(dá) 回波中包含的距離門個數(shù)，Μ表示一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖個數(shù)。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，其特征在 于，在步驟4中，所述降維處理后Ν個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波 z'kl和所述N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣Rkl， 其表達(dá)式分別為：其中，In表示NXN的單位陣，N表示z'klS時處理過程中對應(yīng)的空域自由度，N也表示機(jī) 載雷達(dá)天線陣面方位向包含的陣元個數(shù);Μ表示一個相干處理間隔內(nèi)機(jī)載雷達(dá)接收的脈沖 個數(shù)，Tk Tk+1]，X1表示Ν個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈沖相對應(yīng)的 空時數(shù)據(jù)快排矢量，Tk表示加權(quán)快速傅里葉變換矩陣T的第k列矢量，Bk表示加權(quán)快速傅里葉 變換矩陣T的組合矩陣，?表示矩陣的Kronecker乘積，上標(biāo)Η表示共輒轉(zhuǎn)置，q v表示V kl中第 ν個優(yōu)化訓(xùn)練樣本，表示N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展 訓(xùn)練優(yōu)化樣本集;ke{l，2,···，!(}，K表示快速傅里葉變換后的第η個陣元在第1個距離門接 收的機(jī)載雷達(dá)脈沖ζ η1包含的多普勒通道總個數(shù)。4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，其特征在 于，在步驟5中，所述第p次迭代后第ν個優(yōu)化訓(xùn)練樣本對N個陣元的第k個多普勒通道、第1個 距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣的加權(quán)系數(shù)和所述第P次迭代后N個陣元的第k 個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣PL其表達(dá)式為：其中，Pf;為VX 1維列向量，Rf表示第p-Ι次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個 距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣，|私|表示第P次迭代后21的相位差導(dǎo)向矢量S對私 的加權(quán)系數(shù)，Z1表示與快速傅里葉變換后的N個陣元在第1個距離門各自接收的機(jī)載雷達(dá)脈 沖相對應(yīng)的空時數(shù)據(jù)快拍矢量。5. 如權(quán)利要求1所述的一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，其特征在 于，在步驟6中，所述第p次迭代后PS中第ν'個元素對應(yīng)的加權(quán)歸一化系數(shù)|肩％| 2和所述第p 次迭代后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差歸一化矩 陣其表達(dá)式為：其中，/ e {1，2，…V-l}，V表示齡中包含的元素個數(shù)，表示第p次迭代后N個陣元的第 k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波協(xié)方差加權(quán)系數(shù)矩陣，於^表示第p次迭代后 第W個訓(xùn)練樣本對第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波協(xié)方差矩陣的加權(quán) 系數(shù)，q v，表示Via中第ν'個優(yōu)化訓(xùn)練樣本，表示N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離 門的機(jī)載雷達(dá)回波擴(kuò)展訓(xùn)練優(yōu)化樣本集。6.如權(quán)利要求1所述的一種基于協(xié)方差矩陣估計的機(jī)載雷達(dá)雜波抑制方法，其特征在 于，在步驟8中，所述空時自適應(yīng)濾波處理后N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī) 載雷達(dá)回波雜波yki，其表達(dá)式為:)? = wf Z。其中，上標(biāo)Η表示共輒轉(zhuǎn)置，wki表示N個陣元的 第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波雜波空時自適應(yīng)權(quán)值，乂^表示降維處理后 N個陣元的第k個多普勒通道、第1個距離門的機(jī)載雷達(dá)回波； 1^￡{1，2，一，1(}，1(表示快速傅里葉變換后的第11個陣元在第1個距離門接收的機(jī)載雷達(dá) 脈沖znl包含的多普勒通道總個數(shù)；1^{1，2，-丄}兒表示機(jī)載雷達(dá)回波中包含的距離門個 數(shù)。
【文檔編號】G01S7/28GK105929371SQ201610256596
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】王彤, 張俊飛, 李博文
【申請人】西安電子科技大學(xué)