[发明专利]机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法，属于机载雷达杂波抑制领域。

背景技术

机载雷达下视工作，地杂波频谱宽、强度大，对杂波进行有效抑制是提高探测性能的核心手段。基于空域方位和时域脉冲采样的二维空时自适应处理（STAP）技术是机载雷达杂波抑制的有效方法，如美国的E2-D机载预警雷达就采用此技术。STAP作为一种统计自适应处理算法，只有在杂波满足独立同分布（IID）条件下性能才能充分发挥参考文献[1-6]。

机载雷达一般采用脉冲多普勒（PD）体制。当雷达脉冲重复频率（PRF）选择中高频时，就会存在距离模糊，此时在一个距离单元内会同时接收多个距离环的杂波信号，其中第一次模糊距离的杂波距离最近，强度最大，参考文献[4,14]定义为近程杂波，并对其特性进行了深入分析。当机载雷达采用非正侧视阵时，近程杂波与远区杂波谱分布轨迹偏差极大，且近程杂波空时谱随距离变换极快，导致不同距离单元的杂波特性严重非平稳，二维STAP处理的杂波抑制性能急剧下降。

针对距离非平稳杂波已有很多算法来补偿不同距离门之间的非均匀性，如自适应角度-多普勒补偿、配准补偿等参考文献[7-13]。但在距离模糊条件下，远区杂波和近程杂波构成了不同的杂波谱，补偿算法无法同时兼顾各次模糊距离的杂波。因此，此类算法无法改善后续二维STAP的杂波抑制性能。

 发明内容

本发明是针对中高PRF体制下机载非正侧面阵数字阵列雷达采用传统方位-脉冲域二维STAP杂波抑制性能不足的缺陷，基于俯仰-方位-脉冲三维域提出了一种机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法，首先在空域俯仰维设计鲁棒ADBF处理器抑制近程杂波，然后在方位-脉冲域设计二维降维STAP处理器抑制远程杂波。

本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法，包括如下步骤：

1）俯仰鲁棒ADBF自适应波束形成：对每一列俯仰线阵，分别降维形成俯仰和波束与俯仰差波束，即

                                                                                                     （1） 

式中M为天线俯仰维阵元个数，为每列第个阵元在每个脉冲的输出信号，为每列M个阵元降维后形成的俯仰和波束，为每列M个阵元降维后形成的俯仰差波束；俯仰和波束和俯仰差波束对应为俯仰每列线阵输出信号与降维矩阵的乘积，即：

                                         （2）

式中为俯仰每列各阵元在每个脉冲的输出信号；为共轭转置运算符；为转置运算符；经俯仰空域降维处理后，采用第一个填零脉冲作为训练样本用以估计自适应权值，此时数字阵列每个阵元接收信号中都只包含了近程杂波信息；当定义第个距离单元天线阵面每列俯仰线阵第一个填零脉冲接收信号为，则每列阵元第个距离单元第一个填零脉冲俯仰和波束输出信号与俯仰差波束输出信号为：

                                                         （3）

根据旁瓣相消SLC原理，对第个距离单元用俯仰差波束对消俯仰和波束中的近程杂波，自适应权值满足：

                                       （4）

其中为数学期望运算符，为共轭转置运算符，则

                                                              （5）

式中自相关矩阵采用每列降维处理后第个距离单元及邻近个距离单元第一个填零脉冲的俯仰差波束输出信号估计得到，一般取，即，为第个距离单元俯仰差波束输出信号；互相关矩阵采用每列降维处理后第个距离单元及邻近个距离单元第一个填零脉冲俯仰和波束输出信号和俯仰差波束输出信号估计得到，一般取，即，为第个距离单元俯仰和波束输出信号；

由公式（2）、（3）、（4）、（5），对第个距离单元每一列俯仰线阵实现近程杂波抑制的自适应权值为：

                                                      （6）