[发明专利]一种基于自适应平衡加载的杂波谱配准补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于自适应平衡加载的杂波谱配准补偿方法，包括步骤：将机载雷达距离单元回波数据重新排列成矩阵；对所得矩阵进行空时子孔径平滑，得到平滑样本矩阵，获得该训练距离单元在子孔径下的协方差矩阵估计；进行自适应平衡加载，获得各训练距离单元杂波协方差矩阵；计算求得离散点处的杂波散射系数，计算出的杂波散射系数重构数据，获得重构后的杂波数据和杂波协方差矩阵；求解获得变换矩阵；对各个训练距离单元进行变换得到样本数据，并估计待检测距离单元的杂波协方差矩阵；再次进行自适应平衡加载，得到待检测单元杂波协方差矩阵估计值。本发明提高了参考距离单元重构数据的准确度，能有效提高机载雷达对慢速目标的检测能力。

技术领域

本发明涉及一种基于自适应平衡加载的杂波谱配准补偿方法，属于机载雷达杂波补偿的技术领域。

背景技术

机载雷达在下视工作过程中，常常面临着比较严重的非均匀杂波环境，一方面是由于地形的高低起伏变化引起的；另一方面是由于不同的阵列放置方式或者不同的阵列几何构型造成的。典型的非正侧视阵列机载雷达，就会出现严重的距离依赖性，表现为近程杂波的功率谱随距离单元的变化而剧烈的变化。此时，最大似然估计的方法在非均匀的环境下无法再准确地估计出待检测距离单元的杂波协方差矩阵，从而导致传统的空时自适应处理(Space-time Adaptive Processing，简称STAP)算法的杂波抑制效果严重恶化。因此，在非正侧视阵列环境下，如何准确地估计待检测单元的杂波协方差矩阵是STAP技术需要研究和解决的核心问题。

目前，解决近程杂波距离依赖性问题的主要思路是进行配准和补偿，如多普勒频移补偿法(DW)、角度多普勒补偿法(ADC)、基于配准的杂波谱补偿方法(RBC)等。DW算法属于多普勒一维平移，利用雷达平台惯导系统提供的参数，计算出各距离单元的杂波多普勒频率，然后沿多普勒频率轴，将待补偿距离单元的空时杂波谱向参考距离单元的空时杂波谱方向平移，使得平移后在该方向两者的多普勒频率相同，从而减小杂波谱展宽程度，以降低杂波非均匀性；ADC算法则属于二维平移，是以参考距离单元的杂波谱中心为基准，将各待补偿单元的杂波谱中心分别沿波束和多普勒方向移动，使得平移后各单元的杂波谱中心与参考单元的杂波谱中心重合，改善杂波距离维分布的非均匀性。但是，这些补偿方法都是利用谱平移的思想，只能实现对主杂波点的单点补偿，使杂波谱在一点处重合，这在实测环境较为复杂的实际应用中较难实现，且对误差非常敏感。

基于配准的杂波谱补偿方法能够在全谱域对杂波谱进行配准，是一种有效的补偿方法，但仍存在一些不足。RBC方法是通过对各训练单元数据的重构和变换，使各训练单元和参考距离单元的杂波特性趋于一致，进而实现全谱域的补偿。然而，RBC补偿算法在重构各距离单元数据时会产生较大的误差，尤其在近程杂波距离单元，误差更为明显，且参考距离单元的估计误差将直接导致各训练单元的配准精度降低，RBC补偿方法性能下降。RBC补偿算法为现有技术，此外，如文献(刘锦辉,廖桂生,李明.距离模糊下的机载非正侧面阵雷达杂波补偿新方法[J].电子学报,2011,39(9):2060-2066.)所述，机载非正侧面阵雷达杂波谱补偿新方法是一种基于RBC杂波补偿的改进算法，该方法增加了对远程杂波数据的约束保护，在补偿近程杂波距离依赖性的同时，保证远程杂波的空时分布不发生改变。但是该方法在数据重构过程中仍然存在杂波协方差矩阵估计值误差较大的问题，在配准补偿过程中无法有效提高RBC补偿算法的配准精度。

因此，如何减小数据重构过程中存在的杂波协方差矩阵估计误差，提高对各距离单元尤其是参考距离单元的杂波协方差矩阵估计的准确度是该算法需要研究和解决的重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种基于自适应平衡加载的杂波谱配准补偿方法，解决现有的方法如何减小数据重构过程中存在的杂波协方差矩阵估计误差，提高对各距离单元尤其是参考距离单元的杂波协方差矩阵估计的准确度的问题，通过有效的自适应平衡加载，将平滑样本数据和训练样本数据分别进行自适应平衡加载，提高对协方差矩阵估计的准确性。