[发明专利]一种基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法

摘要

本发明公开了一种基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法，思路为计算快速傅里叶变换后的第n个阵元在第l个距离门接收的机载雷达脉冲znl和N个阵元的第k个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波zkl，并计算降维处理后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波z'kl和N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波协方差矩阵Rkl；计算第p次迭代后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波协方差加权系数矩阵和N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波的最优协方差矩阵并计算空时自适应滤波处理后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波，进而计算阵元—多普勒域机载雷达回波对应的距离‑多普勒谱。

主权项

一种基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，分别设定机载雷达的天线阵面在方位向均匀排列N个阵元，机载雷达回波中包含的距离门个数为L，一个相干处理间隔内机载雷达接收的脉冲个数为M，假设xnlm表示第n个阵元、第l个距离门、第m个脉冲的机载雷达回波，得到第n个阵元、第l个距离门接收的机载雷达脉冲记为xnl，并对xnl进行快速傅里叶变换，得到快速傅里叶变换后的第n个阵元在第l个距离门接收的机载雷达脉冲znl，进而依次计算得到第n个阵元、第k个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波znkl和N个阵元的第k个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波zkl；其中，k∈{1，2，…，K}，K表示快速傅里叶变换后的第n个阵元在第l个距离门接收的机载雷达脉冲znl包含的多普勒通道总个数；l∈{1，2，…L}，L表示机载雷达回波中包含的距离门总个数；步骤2，初始化：设k表示当前多普勒通道索引，l表示当前的距离门索引，k和l初始值均为1；设定p为迭代次数，且p的初始值为1；步骤3，获取N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波扩展训练样本集Qkl，Qkl＝[zk(l‑MN) … zk(l‑1) zk(l+1) … zk(l+MN) S]，并计算得到N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波扩展训练优化样本集Q′kl，Q′kl＝[q1 q2 … qv … qV]，Qkl中包含的元素分别与Q′kl中包含的元素一一对应，qv表示Q′kl中第v个优化训练样本；qV对应Qkl中zl的相位差导向矢量S，且下标V＝2MN+1；其中，zl表示与快速傅里叶变换后的N个阵元在第l个距离门各自接收的机载雷达脉冲相对应的空时数据快拍矢量，zk(l‑1)表示N个阵元的第k个多普勒通道在第l‑1个距离门接收的机载雷达回波，zk(l+1)表示N个阵元的第k个多普勒通道在第l+1个距离门接收的机载雷达回波，zk(l‑MN)表示N个阵元的第k个多普勒通道在第l‑MN个距离门接收的机载雷达回波，zk(l+MN)表示N个阵元的第k个多普勒通道在第l+MN个距离门接收的机载雷达回波；步骤4，对N个阵元的第k个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波zkl进行降维处理，计算得到降维处理后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波z′kl，进而计算得到N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波协方差矩阵Rkl；其中，如果当前多普勒通道索引k＝1时，N个阵元的第k‑1个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波z(k‑1)l为N个阵元的第K个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波zKl；如果当前多普勒通道索引k＝K时，N个阵元的第K+1个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波z(K+)l为N个阵元的第1个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波z1l；其中，所述降维处理后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波z′kl和所述N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波协方差矩阵Rkl，其表达式分别为：z′kl=(IN⊗Bk)Hxl]]>Rkl=12MNΣv=12MNqvqvH]]>其中，IN表示N×N的单位阵，N表示z′kl空时处理过程中对应的空域自由度，N也表示机载雷达天线阵面方位向包含的阵元个数；M表示一个相干处理间隔内机载雷达接收的脉冲个数，Bk＝[Tk‑1 Tk Tk+1]，xl表示N个阵元在第l个距离门各自接收的机载雷达脉冲相对应的空时数据快排矢量，Tk表示加权快速傅里叶变换矩阵T的第k列矢量，Bk表示加权快速傅里叶变换矩阵T的组合矩阵，表示矩阵的Kronecker乘积，上标H表示共轭转置，qv表示Q′kl中第v个优化训练样本，Q′kl表示N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波扩展训练优化样本集；k∈{1，2，…，K}，K表示快速傅里叶变换后的第n个阵元在第l个距离门接收的机载雷达脉冲znl包含的多普勒通道总个数；步骤5，计算第p次迭代后第v个优化训练样本对N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波协方差矩阵的加权系数进而计算得到第p次迭代后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波协方差加权系数矩阵其中，为V×1维列向量，V表示中包含的元素个数；步骤6，对第p次迭代后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波协方差加权系数矩阵中前V‑1个元素依次进行平方归一化，得到第p次迭代后中第v′个元素对应的加权归一化系数然后计算得到第p次迭代后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波协方差归一化矩阵其中，v′∈{1，2，…V‑1}，V表示中包含的元素个数；步骤7，判断第p次迭代后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波协方差加权系数矩阵是否达到稳态，假定如果则令p加1，返回步骤5；若迭代终止，此时得到的第p次迭代后的加权系数矩阵达到稳态，进而得到的第p次迭代后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波协方差归一化矩阵为N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波的最优协方差矩阵步骤8，利用N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波的最优协方差矩阵对降维处理后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波z′kl进行空时自适应处理，得到空时自适应滤波处理后N个阵元的第k个多普勒通道、第l个距离门的机载雷达回波杂波ykl；步骤9，令l加1，重复步骤3‑步骤8，直到l＝L时，第k个多普勒通道的L个距离门各自对应的机载雷达回波杂波抑制完成后，再令k加1，重复步骤3步骤8，直到k＝K时，此时K个多普勒通道各自对应的L个距离门机载雷达回波杂波全部抑制完成，并得到阵元‑多普勒域机载雷达回波对应的距离‑多普勒谱。