[发明专利]一种机载非正侧阵雷达用自适应子空间的杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及提供一种机载非正侧阵雷达用自适应子空间的杂波抑制方法，具体地说是通过估计杂波二维分布曲线的未知构型参数来计算待检测距离单元的杂波子空间，再将数据向杂波子空间对应的正交补空间进行投影来抑制杂波。

背景技术

机载雷达主要处于下视工作状态，不可避免的要观测到许多地杂波，同时由于载机运动，杂波谱大大展宽，传统的脉冲多普勒技术不再有效。空时自适应处理（space time adaptive processing，STAP）技术可以有效的抑制地杂波，提高运动目标的检测性能。STAP技术通常选取待检测距离单元的邻近距离单元作为训练样本来计算自适应权值，当训练样本满足独立同分布（independent identically distributed，IID）的条件时，随着样本数目的增多自适应处理的性能逐渐收敛于最优。实际中机载雷达为了实现全方位搜索，通常在机身同时架设多个阵列天线，每个天线负责一定的方位扫描，此时各个天线阵列的轴向和载机速度方向就会存在一定的夹角，出现阵列为非正侧放置的情况。非正侧阵结构会导致杂波角度多普勒特性随距离变化，使训练样本不再满足独立同分布条件，严重影响了协方差矩阵的估计精度，使空时自适应处理性能降低。

对于杂波角度多普勒特性随距离变化的非平稳问题（即杂波距离非平稳性），国内外学者已提出多种解决方法。Zatman提出导数更新法（derivative-based updating，DBU），该方法假定权矢量是距离的一次函数，但当杂波距离非平稳性十分剧烈时，以上假设不再成立。Melvin和Davis提出角度多普勒补偿的方法（angle doppler compensation，ADW），该方法对主瓣杂波中心进行补偿，对旁瓣杂波的补偿则不是十分理想。Ries和Lapierre等提出基于配准的补偿方法（registration-based compensation，RBC），该方法基于杂波分布曲线，将不同距离单元的杂波功率谱进行配准处理来解决杂波的距离非平稳性问题，但配准时不同距离单元曲线的映射关系难以确定。Friedlander等提出基于杂波子空间的算法，该方法直接利用杂波二维分布曲线的构型参数计算待检测距离单元的杂波子空间，然后将回波数据向杂波子空间对应的正交补空间进行投影来抑制掉杂波分量。该方法无需利用训练样本，避免了样本随距离变化的非平稳问题。但杂波子空间的计算需要利用杂波二维分布曲线的构型参数，而杂波二维分布曲线的构型参数和雷达系统参数、载机运动参数等有关，实际中这些参数不一定全部已知。

发明内容

针对机载非正侧阵雷达的杂波距离非平稳性和子空间方法需要利用杂波二维分布曲线的构型参数这一问题，本发明的目的在于提供一种机载非正侧阵雷达用自适应子空间的杂波抑制方法，无需利用训练样本而且杂波抑制性能优异。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种机载非正侧阵雷达用自适应子空间的杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立机载非正侧阵雷达信号模型，其中，雷达工作波长为λ，相干处理间隔内发射M个脉冲，脉冲重复频率为f_r，天线阵列是N个阵元组成的等距线阵，阵元间距为d，载机高度为H，载机速度为v，载机速度方向与天线阵列轴向的夹角为ψ，地面杂波散射体的俯仰角与方位角分别为θ和，载机与地面杂波散射体的斜距为R；

其回波信号可以表示为

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