[发明专利]基于辅助通道的空时自适应杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达杂波抑制技术领域，特别涉及一种基于辅助通道的空时自适应杂波抑制方法，适用于解决非均匀杂波环境中机载雷达杂波抑制性能的下降问题，改善其杂波抑制性能。

背景技术

机载雷达由于架设在很高的平台上，对飞机一类目标，特别是低飞目标，其可视距离比地基雷达远的多，因而受到广泛重视。机载雷达作下视工作时，地面杂波的影响是十分严重的。它不仅强度大，而且不同方向的地杂波相对于载机的速度各异，从而使杂波谱大大扩展。有效地抑制地杂波，是机载雷达下视工作的难题，而又是必须解决的问题。上世纪五十年代，开展了机载雷达杂波抑制技术的研究。1973年L.E.Brennan，J.D.Mallet和I.S.Reed首次提出了空时自适应处理的概念，研究表明，空时自适应处理(STAP)可以有效地抑制地杂波，提高系统的检测性能。然而对于大多数实际的相控阵雷达，进行全空时自适应处理至少存在三个方面的问题：一是计算量太大，处理器硬件难以实现；二是估算杂波协方差矩阵所需的独立同分布(iid)参考单元太多，实际难以满足；三是将阵元数据直接变换成正交数字信号，需要大量的接收机通道，系统的复杂程度和成本高昂。为了避开上述问题，人们开展了大量降维STAP方法研究。

德国的Klemm博士首先对降维STAP进行理论研究，通过对杂波特性进行深入的分析，发现了机载正侧面阵雷达数据的杂波协方差矩阵的大特征值个数不超过(N+M-1)个(N为阵元数，M为时域脉冲数)。这说明在用于杂波抑制的全维STAP确实存在降维的可能。Klemm在此基础上提出了辅助通道法(AuxiliaryChannelReceiver，ACR)，将处理后的维数从NM降到(N+M-1)。研究表明辅助通道法在性能上接近最优的全空时处理效果，但在实际应用中也存在如下两个问题：第一，辅助通道法在阵元无幅相误差的情况下，性能接近最优的全维STAP，但当存在阵元幅相误差时杂波谱展宽，杂波抑制性能下降。第二，所处理的二维波束沿杂波谱分布斜带区，由于形成了多波束，其运算量和设备量都很大。

发明内容

针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种基于辅助通道的空时自适应杂波抑制方法，该方法能够解决传统辅助通道法对阵元幅相误差的容忍性差和所需设备量大的问题。

通过在杂波脊相邻区域取辅助波束解决对阵元幅相误差容忍性差的问题，通过每个辅助波束形成多个波束指向减少所需辅助波束的个数从而减少运算量。同时亦能在多普勒检测通道对应的杂波脊处形成较深的频响凹口，提高杂波抑制效果。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。

一种基于辅助通道的空时自适应杂波抑制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取机载雷达接收到的三维回波数据X_N×M×L，根据所述三维回波数据X_N×M×L得到机载雷达接收到的三维回波数据X_N×M×L形成的杂波脊；其中，N为机载雷达的阵元个数，M为机载雷达在一个相干处理间隔内发射的脉冲数，L为机载雷达接收到的三维回波数据X_N×M×L的距离门个数；

步骤2，确定机载雷达接收到的三维回波数据X_N×M×L形成的杂波脊所占据的多普勒频率范围和空域频率范围，对所述多普勒频率范围内的频率和空域频率范围内的频率分别进行等间隔采样，得到num个频率，进而得到num个多普勒检测通道，根据num个空域频率形成维数为N×K的辅助波束空域导向矢量G_B，num为K的整数倍，K为自然数；

步骤3，在num个多普勒检测通道中，取第i个多普勒检测通道，根据第i个多普勒检测通道的多普勒频率，计算得到第i个多普勒检测通道的时域导向矢量F_i，设定机载雷达发射的主波束空域频率并根据所述主波束空域频率计算得到机载雷达发射的主波束空域导向矢量G_s，进而计算得到第i个多普勒检测通道的搜索波束空时导向矢量S_i，其中，i∈{1,2,…num}；

步骤4，根据第i个多普勒检测通道的多普勒频率，计算得到第i个多普勒检测通道的辅助波束的多普勒频率和空域频率，进而得到第i个多普勒检测通道的辅助波束空时导向矢量T_b；

步骤5，根据第i个多普勒检测通道的搜索波束空时导向矢量S_i和辅助波束空时导向矢量T_b，计算得到第i个多普勒检测通道的降维变换矩阵T_i；