[发明专利]基于阵元幅相误差校正的机载雷达杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达杂波抑制技术领域，特别涉及基于阵元幅相误差校正的机载雷达杂波抑制方法，具体来说就是一种利用俯仰向自由度滤除近程杂波的方法。这种方法主要用于解决存在阵元幅相误差情况下的机载雷达非正侧视阵近程杂波非平稳性问题，能够有效地滤除近程杂波，从而增强杂波的距离平稳性，使后续的空时二维自适应处理性能得到很大地改善。

背景技术

机载雷达下视工作时，对于正侧视阵天线，杂波多普勒频率几乎不随距离的变化而扩展，此时杂波在距离上满足平稳性。因此在空时自适应处理过程中，可以从相邻距离单元获得足够的训练样本用于估计协方差矩阵，这种杂波抑制方法在雷达信号处理领域已经得到了广泛地应用。然而为了实现雷达对来自各个方向的目标实现全方位的扫描覆盖，通常需要多个天线联合工作，当放置的天线轴线方向与载机飞行速度方向夹角不为零时，我们称该天线为非正侧视阵天线。对于非正侧视阵天线，杂波的距离多普勒谱线呈现弯曲状态，即杂波的多普勒频率随距离剧烈变化。这种距离依赖性主要决定于第0次模糊距离，或者说是近程杂波。

由于非正侧视阵近程杂波呈现很强的非平稳性，且非平稳性程度随着天线轴线与载机速度方向夹角的增大而增强。然而在相控阵天线体统中，超低副瓣天线技术在现有雷达技术条件下很难实现，因此近程杂波的功率值通常很强。这种情况下对于近程杂波区域满足独立同分布的距离单元数目就十分有限而不再满足Brennan准则关于训练样本数目的要求，造成杂波的STAP(Space‐Time Adaptive Processing空时自适应处理)处理性能下降，因此STAP技术的应用受到了限制。为了缓解非正侧阵引起的距离非平稳特性，多普勒补偿首先引起了雷达工作者的注意，该方法的基本思想是对不同距离的杂波进行不同的多普勒补偿，使不同距离的主杂波中心频率趋于一致。具体实现只需要对每个距离的脉冲时间数据乘上相应的线性相位，处理结构简单、有效，但是其只对主杂波中心进行了补偿，对旁瓣杂波的补偿则不是十分理想，且只适用于没有距离模糊的情况。之后的角度多普勒补偿、配准补偿、积分更新方法等都在一定程度上对近程杂波的非平稳性具有一定的缓和作用，但当雷达的脉冲重复频率较高导致距离模糊的情况下，它们的应用就受到了限制。

对存在距离模糊情况下的机载非正侧视阵雷达近程杂波进行抑制，可以利用阵列天线的俯仰自由度并将其与方位、时域联合起来构成三维空时自适应处理。这种方法能够有效地抑制杂波，但不可避免的造成计算量过大的问题，同时由于系统自由度很高，所以需要的独立同分布样本数目也要增大，这在实际中往往是不能满足的。传统的空时二维自适应处理尚且需要进行降维处理，如何对三维的自适应处理方法进行降维处理是其能否得到应用的关键。针对上述问题一种首先利用俯仰自由度进行俯仰预滤波的方法被提出，称之为俯仰预滤波方法。该俯仰预滤波方法能够将接收的三维杂波数据在不做自适应处理的前提下进行加权列子阵合成转换为二维数据，并且在转换过程中将近程杂波抑制掉。具体实现过程为：在近程杂波对应的俯仰角处采用固定约束置零，同时保持主波束方向杂波增益保持不变。该方法是在理想杂波情况下提出的，即仅适用于不存在阵元幅相误差的情况下，也就是说其对存在雷达系统误差时近程杂波的抑制方法是不稳健的。

提出合理的误差校正算法成为解决近程杂波抑制算法稳健性的关键，传统的阵列误差校正方法包括有源校正方法和自校正方法。有源校正需要辅助信源的波达方向精确已知，一旦辅助信源的方向出现偏差，就会带来较大的误差，自校正方法可以不需要精确已知辅助信源的方向，而是通过在线完成实际波达方向估计，校正精度较高，但其计算量往往很大，难于工程实现。本发明由于雷达参数先验已知，波达方向可以通过计算精确已知，因此采用有源校正的方法进行误差校正。

发明内容

本发明的目的在于针对非正侧视阵近程杂波非平稳性而使传统空时二维自适应处理性能下降的问题，提出基于阵元幅相误差校正的机载雷达杂波抑制方法。本发明首先对阵元幅相误差进行校正，然后将校正后的杂波数据进行俯仰滤波处理，从而使STAP处理杂波的抑制性能得到了很大地改善。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

基于阵元幅相误差校正的机载雷达杂波抑制方法包括以下步骤：步骤1，所述机载雷达上设置有非正侧视阵天线，所述非正侧视阵天线由M个列子阵组成，每个列子阵为由N个阵元组成的均匀线阵，M和N均为自然数，每个列子阵的阵元间距为d，任意两个相邻的列子阵之间的间距为d；