[发明专利]非均匀杂波环境下空时自适应处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及非均匀杂波环境下空时自适应(STAP)处理方法，是一种基于稀疏性杂波估计的STAP架构CS-STAP，利用杂波分布稀疏的先验知识，超分辨估计杂波空时二维谱(space-time spectrum)，进而实现少量训练样本即可估计杂波协方差矩阵方法，从而达到提高估计收敛速度的目的，属于机载雷达杂波抑制技术领域。

背景技术

本发明针对实际非均匀杂波环境中独立同分布(IID)训练样本缺乏的问题，提出利用超完备稀疏表示(Sparse Overcomplete Representations)的方法现实少量训练样本即可高分辨估计杂波空时谱，进而估计杂波协方差矩阵的目的，大大提高了估计的收敛速度，很好地解决了实际非均匀杂波环境中IID样本缺乏的问题。

以下的文章和专利文献，基本覆盖了该领域主要的背景技术。为了呈现出技术的发展过程，让它们时间顺序排列，并逐个介绍文献的主要贡献以及缺点。

1、Haimovich A.，Bar Y.，An eigenanalysis interference canceler，IEEETransactions on Signal Processing 1992，39，1，76-84.

对估计的杂波自相关矩阵进行特征值分解，认为杂波的贡献主要是由估计杂波自相关矩阵中若干大分量(杂波子空间)贡献的，于是将信号向杂波子空间的正交空间投影，以达到抑制杂波主分量的目的，而此时所需要的IID训练也减小为2倍杂波子空间大小。缺点是对杂波子空间泄露不够鲁棒，在实际STAP系统中当存在杂波内部运动和STAP系统误差时性能较差。

2、Guerci J.R.，Theory and application of covariance matrix tapers for robustadaptive beamforming，IEEE Transactions on Signal Processing，1999，47，4，977-985.

针对实际环境中存在的诸如杂波内部运动、通道误差等因素造成的杂波子空间泄露的现象，采用自相关矩阵加权的方法将这些因素的影响纳入到杂波协方差矩阵的估计中，提高了对杂波子空间泄露的鲁棒性。缺点是实际中利用系统误差的先验估计加权较为复杂。

3、Sarkar T.，Wang H.，Park S.，Adve R.，Koh J.，Kim K.，Zhang Y.，Wicks M.，BrownR.D.，A deterministic least squares approach to space-time adaptive processing(STAP)，IEEE Transactions on Antennas Propagation，2001，49，1，91-103.

针对只在检测单元内出现的离散杂波源，首先采用空时域对消的方法滤除检测单元内可能存在的目标成分，之后在不含目标的二维空时采样中滑动，获得多个只含杂波的子孔径训练单元，最后设计低维度的滤波器滤除子孔径中杂波。缺点是对均匀杂波抑制力较差(滤波器自由度低)，其次是子空间训练样本的获得硬件开销大。

4、Roman J.，Rangaswamy M.，Davis D.，Zhang Q.，Himed B.，and Michels J.，Parametric adaptive matched filter for airborne radar applications，IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems.，2000，36，2，677-692.

级联时域和空域白化滤波，其中时域相关性用AR(P)模型表述，参数化方法显著降低所需训练样本，显著加快收敛速度，对训练样本中含目标较为鲁棒。缺点是AR(P)定阶问题较为困难，同时CFAR性能较差。

5、Goldstein J.，Scharf L.，and Reed I.，A multistage representation of the Wienerfilter based on orthogonal projections，IEEE Transactions on Information Theory，1998，44，7，2943-2959.