[发明专利]一种基于两级架构的空时自适应处理方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种基于两极架构的空时自适应处理方法，可用于对雷达信号进行空时自适应处理。

背景技术

空时自适应处理(Space-time adaptive processing，STAP)主要涉及两部分计算量，一是自适应权矢量的计算，二是杂波协方差矩阵的计算。对于空时自适应处理器来说，若系统的自由度为Q，则计算自适应权矢量时的运算量为O(Q³)。对于相控阵雷达来说，其阵元个数巨大，为了获得较好的检测性能，相控阵雷达发射的相参脉冲个数也较多，导致系统的自由度较大，使得空时自适应处理的计算量巨大，从而对硬件要求较高，难以实时完成空时自适应处理；另一方面，在实际情况中，杂波协方差矩阵是未知的，一股从待检测单元附近的L个训练样本中估计出来，根据RMB准则可知，在均匀环境中要求空时自适应处理器的性能损失不超过3dB，这意味着训练样本的个数至少为系统自由度的2倍，并且要求训练样本对应的距离范围内的地杂波都是均匀的。在实际情况中，很难满足这一条件，从而会影响空自适应处理的性能。

为此，人们提出了降维空时自适应处理算法，不仅可以显著降低运算量，而且还可以有效降低对训练样本个数的需求。但一股情况下，降维空时自适应处理算法采用固定的降维结构，其性能受系统自由度影响，系统自由度的恰当选取与杂波密切相关，需要通过实验进行确定。在准确估计出杂波子空间维数的情况下，降维空时自适应处理可以取得较好的性能，但在实际中，受到系统误差、环境非均匀性等多种因素的影响，无法精准估计出杂波子空间的维数，从而导致降维空时自适应处理的杂波抑制能力下降。

在降维空时自适应处理算法中，因子化方法/扩展因子化方法(Factored Approach/Extended Factored Approach，FA/EFA)方法首先对雷达回波数据进行多普勒局域化处理，将杂波变成多个窄带干扰，再分别对每个多普勒频道内的杂波进行自适应波束形成处理。mDT方法充分利用了雷达系统中天线阵元的一致性以及多个相邻多普勒通道所包含的杂波信息，因此可以取得较好的副瓣杂波抑制性能。在降维空时自适应处理算法中，联合局域化(Joint Domain Localized，JDL)方法的系统自由度较少，所需要消耗的运算量较小，但该方法主要通过低副瓣来实现杂波抑制，当存在天线阵元误差时，该方法在副瓣杂波区的性能严重下降。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种基于两级架构的空时自适应处理方法。该方法不仅能够在副瓣杂波区取得较好的杂波抑制效果，而且在近主瓣杂波区也能够取得较为理想的杂波抑制性能，能够改善目标信干噪比，提高运动目标的检测概率。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于两级架构的空时自适应处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，设定相控阵雷达的阵元个数为N；对第n个阵元接收的时域回波数据x_n进行多普勒滤波处理，得到第n个阵元在第k个多普勒通道的输出数据y_k，n，进而得到所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量y_k，其中，n＝1，2，...，N，k＝1，2，...，K，K为多普勒通道的个数，第n个阵元接收的时域回波数据x_n的维数为K×1；

步骤2，根据所有N个阵元在第k个多普勒通道的输出矢量y_k，计算第k个多普勒通道的Q个空间波束，所述第k个多普勒通道的Q个空间波束指向不同方向，其中，Q为正整数；

步骤3，根据第k个多普勒通道的Q个空间波束，计算第k个多普勒通道的输出数据g_k。

本发明的有益效果为：本发明方法提出了基于类FA/EFA方法和类JDL方法的两极架构空时自适应处理方法，利用类JDL方法进一步抑制类FA/EFA方法处理后的剩余杂波，不仅可以在副瓣杂波区取得较好的杂波抑制效果，而且在近主瓣区可以取得比FA/EFA方法和JDL方法更好的杂波抑制性能。因而本发明方法不仅可以降低系统的自由度，还可以取得更好的杂波抑制性能。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的流程图；

图2a-图2f分别为FA方法、EFA方法、JDL方法、PC方法、FA+JDL、EFA+JDL方法处理后的距离多普勒图；