[发明专利]基于双基地多输入多输出雷达的杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于信号处理领域，更进一步涉及一种机载雷达技术领域的基于双基地多输入多输出雷达的杂波抑制方法。该方法可用于消除双基地机载雷达地面杂波的距离依赖性，实现对地面目标的检测。

背景技术

双基地机载雷达是采用接收机和发射机系统分置结构实现的。这种结构的主要特点是，由于发射机置于后方，接收机置于无人机上，可以接近目标进行隐蔽侦查。由于避免了雷达电磁波双程传播带来的威力损失，提高了目标的信噪比。双基地机载雷达还有利于探测隐身目标。对于双基地机载雷达而言，不同方位的地杂波具有相应的多普勒频率。这种固定的空时耦合性即方位-多普勒耦合关系为地杂波的滤除提供了研究的着眼点。空时自适应处理技术就是针对地杂波空时耦合性的一种空时滤波器设计方法，它可大大降低对目标的最小可检测速度，提高动目标检测性能。空时自适应处理技术要求用于自适应处理的训练样本具有相同的空时谱，即不同距离单元间的杂波采样数据满足独立同分布条件。而在双基地模式下，其几何构形导致杂波非均匀，使得不同距离单元间的训练样本不再满足独立同分布条件，即杂波谱具有距离依赖性。因此，抑制杂波是双基地机载雷达检测目标面临的关键问题。

西安电子科技大学申请的专利技术“机载雷达杂波抑制方法”(申请号200910022647.3，公开号101561497)中公开了一种机载雷达杂波抑制方法。该方法首先根据杂波谱分布的先验信息对接收数据进行杂波预处理，实现空时两维降维，降低杂波自由度，然后级联低秩逼近自适应处理，对回波信号进行多次滤波和多次空时二维降维，实现信号的杂波抑制和目标检测。该方法存在的不足是，需要足够多的服从独立同分布的训练样本，而在独立同分布训练样本不足的情况下，无法准确估计杂波特性，不能在实际主杂波区形成很深的杂波凹陷，从而不能有效地抑制杂波。

西安电子科技大学申请的专利“基于MIMO的双基地雷达地面动目标检测方法”(申请号201110122220)中公开了一种基于MIMO技术的杂波距离依赖消除方法。该方法利用多输入多输出技术获取发射锥角信息，从而获得发射锥角-接收锥角-多普勒频率三维杂波谱，对三维杂波谱沿接收锥角的坐标轴投影，得到独立同分布的发射锥角-多普勒频率二维杂波谱，然后利用空时自适应处理消除杂波，检测目标。该方法存在的不足是，只是针对发射机运动，接收机静止的情况，仅通过对三维杂波谱沿接收锥角的坐标轴投影消除杂波的距离依赖，当雷达发射机与接收机都运动时，利用该方法消除杂波距离依赖的性能变差甚至失效。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出了一种基于双基地多输入多输出雷达的杂波抑制方法，以摒弃只利用少数服从独立同分布的训练样本估计杂波协方差矩阵的方法。该方法在已知发射机与接收机速度的情况下，直接对信号的阵元域坐标进行旋转，向新坐标投影后即可获得独立同分布的杂波数据。

实现本发明的基本思路是，首先对回波数据进行采样及匹配滤波，分离回波信号，得到信号个数倍增的充分统计数据。然后对得到的数据阵元域坐标进行旋转，将旋转后的数据向新坐标轴投影，获得消除杂波距离依赖的回波数据。最后利用空时自适应处理方法消除杂波，检测运动目标。

为实现上述目的，本发明包括如下步骤：

(1)分离回波信号

1a)雷达每个接收阵元后接的采样器对每个接收阵元每次接收的脉冲回波信号模数转换采样，得到每个接收阵元所有脉冲回波信号的距离门采样数据；

1b)将每个距离门采样数据与所有发射波形的复共轭分别相乘，得到分离的回波数据；

1c)将在一个相干处理时间内同一脉冲、同一距离门分离的回波数据按照接收阵元的顺序构成矩阵形式，得到对应脉冲及距离门的接收阵元域-发射阵元域回波矩阵；

(2)旋转

2a)利用下式计算旋转角度：

ψ=arctan(vtvr)]]>

其中，ψ为旋转角度，arc tan为反正切运算符号，v_t为发射机的速度，v_r为接收机的速度；