[发明专利]一种基于多通道的SAR地形散射干扰抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于多通道SAR的地形散射干扰抑制方法。首先搭建固定滤波器结构的地形散射干扰预滤波处理系统，包括：通道数据FFT模块、固定结构的地形散射干扰滤波模块、通道数据IFFT模块、地形散射干扰协方差矩阵估计模块、加权计算模块和SAR成像处理模块。将通道数据变换至频域后进行滤波处理，并用滤波后的数据构造协方差矩阵对加权向量进行估计，最后通过加权向量与原始通道数据加权计算实现空间‑快时自适应处理。本发明在能够有效地抑制多径地形散射干扰的同时完好地保存了目标，提高了SAR系统的抗干扰性能。

技术领域

本发明涉及一种干扰抑制方法，特别是一种基于多通道的SAR地形散射干扰抑制方法。

背景技术

地形散射干扰(也有文献称之为“热杂波”干扰、“TSJ”)，是干扰源发射的能量经过地面散射之后从雷达天线的旁瓣或者主瓣进入形成的干扰，其能量取决于雷达平台与干扰源的相对位置、传播路径及地面的散射特性。由于一般的雷达天线都可以实现低旁瓣或者超低旁瓣，所以地形散射干扰主要作为主瓣干扰。地形散射干扰严重影响机载雷达的目标检测性能，从90年代中期开始，就有学者研究对其抑制的方法，机载雷达对抗地形散射干扰的方法可以归纳为如下几类：

1.空间快时STAP及降秩处理

该方法将快拍数引入到自适应处理器中，利用地形散射干扰在距离快时间维内的部分相干性，为了抑制地杂波，还需要进行慢时间维滤波，这样就构成了3D STAP，计算量是相当繁重，工程实现几乎不可能，许多学者开始了降秩和降维的研究。如GUERCI等为了减少输出信噪比损失，依据互谱来选择子空间，据此提出了一种降秩的多级维纳滤波器，将期望信号投影至相互正交的子空间，该过程不需要知道协方差矩阵的特征结构，也不需要矩阵求逆操作。另外为了保持期望信号的统计特性，Griffiths在此基础上增加了多重约束，通过Mountaintop数据进行验证，证实了该方法可以有效地降低地形散射干扰的能量。

2.阵元空间处理

Fante等提出了全自适应阵元空间结构的处理器，可以抑制直达波干扰，地杂波，旁瓣干扰及地形散射干扰，又证明了阵元空间与波束空间之间的等效性，而构造的正交波束数目远小于阵元数，从而在波束空间内减少了实施的复杂度。Kogon等人提出来广义旁瓣对消器形式的波束空间对消器来实施地形散射干扰并利用Mountaintop数据进行了性能验证。Seliktar等[7]将慢时间引入到自适应波束综合，使得处理器又具有了抑制地杂波的能力。

3.反卷积

Nelander等提出了一种反卷积的方法，首先从接收数据短时间间隔里估计出多路径脉冲响应，然后将之与直达信号进行卷积，从而产生干扰信号估计，从主瓣信号中减去干扰信号信号估计，实现抑制干扰的目的。之后他们团队在该方法基础上又添加了阈值函数保证能够得到多路径脉冲响应的最小均方估计。

4.随机约束

Abramovich等人利用“随机约束”在抑制热杂波的同时保持了冷杂波的抑制能力，冷杂波，也即地面杂波。他们发现在多元低阶自回归冷杂波模型中，随机约束可以保持冷杂波稳态输出，这种方法的问题之一就是计算量比较复杂，实现困难。

最先注意到地形散射干扰作用于合成孔径雷达的是胡东辉等人，不过他们提到的干扰信号为与目标SAR发射的线性调频信号，干扰信号与雷达接收到的回波在距离向相关，而在方位向部分相干，从而增加了干扰的干扰功率增益。甘荣兵等探讨了双天线对消弹射式干扰的方法，以及该方法所涉及到的干扰信号相位差估计问题，取得了不错的效果，需要指出的是他所采用的与胡东辉等人的干扰模型一致，即属于转发式干扰。Rosenberg等推导了在SAR中实现空间慢时与空间快时STAP的算法，检验了应用任意约束的多级维纳滤波器在多通道SAR中抑制地形散射干扰的有效性。但存在的问题有在对消散射干扰时的协方差矩阵估计不足导致的目标损失问题。其中，SAR为合成孔径雷达的简称。

发明内容