[发明专利]一种序贯的空时自适应处理参数估计方法

说明书

本发明公开了一种序贯的空时自适应处理参数估计方法，主要解决现有技术中空时二维参数联合估计存在的网格失配以及高计算复杂度等问题。其实现步骤是：部署电磁脉冲发射器以及均匀线阵；利用线阵接收脉冲被周边物体反射后的回波并进行空时信号建模；计算空时信号的采样协方差矩阵；初始化空时功率谱；建立空时相对概率谱并提取先验知识；基于脉冲序列的旋转不变性进行时间域参数估计；基于均匀线阵的旋转不变性进行空间域参数估计；无网格化空时估计参数匹配，最终得到空时参数估计结果。本发明提高了空时自适应处理过程中目标特征参数估计的效率和精确度，可用于机载雷达探测跟踪、无人机通信等领域。

技术领域

本发明属于信号处理领域，尤其涉及面向机载雷达跟踪过程中的移动目标空时参数估计，具体是一种基于序贯的空时自适应处理参数估计方法，可有效解决网格失配和空时参数配对问题，可用于有源机载雷达的目标探测与追踪。

背景技术

空时自适应处理是雷达信号处理技术中的一个重要内容，它是指利用电磁脉冲发射器以特定间隔发射电磁脉冲，并且通过阵列天线接收周边物体反射的电磁波，并通过现代信号处理技术和各类优化方法实现对接收信号统计量的有效处理，从而实现周边移动目标的空时参数估计，在雷达信号处理领域有着重要的应用价值。

传统的空时参数估计方法通常采用稀疏重建的思想，通过分割空时轴形成一张二维的离散网格点用以模拟连续的二维空时平面。但是在实际情况中，因移动目标存在空时特征连续变化的特性，故难以存在恰好与实际空时参数对相匹配的网格点；根据线性凸优化问题的求解规则，对应相近参数对的几个网格点都会被纳入线性组合中；正是因为上述求解方式与求解原则，传统基于离散参数表示的稀疏重建方法会带来网格失配这一问题，从而导致空时参数对估计的不精确。该固有误差将对后续空时自适应的滤波性能造成较大程度的弱化。

基于阵列或脉冲序列的旋转不变性而推演而成的方法是一类具有闭式解的参数估计方法，在波达方向估计领域已经证明其相较于离散搜索法(例如：谱峰搜索方法等)的性能优势。但是该方法在空时自适应处理领域使用较少，因为在空时二维联合建模的过程中，空时旋转因子在联合处理的思想下很难被单独分开。

目前，大多现有的空时自适应参数估计方法在具体实施的过程中，都是基于稀疏方法并且通过各类优化方法对网格失配问题进行优化，但是优化方法一般并不能完全解决失配问题，并且二维离散联合搜索与优化相较于一维情况带来了平方量级的计算复杂度；在实际应用中，考虑到移动目标信号处理的实时性需求，高计算复杂度将导致计算结果与实际情况直接存在延迟，进而影响空时自适应处理的效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出了一种序贯的空时自适应处理参数估计方法，在利用信号稀疏特性的同时，分别通过空间轴与时间轴上独立存在的旋转不变性质，实现了空时参数的无网格化估计，从而提升了空时自适应处理中空时参数的估计准确度，同时降低了估计方法的计算复杂度，为后续空时自适应滤波的性能提供了保障。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种序贯的空时自适应处理参数估计方法，包含以下步骤：

(1)雷达平台端使用均匀间隔的电磁脉冲发射器和均匀线阵架构；在一个相干处理间隔内，电磁脉冲发射器发射M个间隔为T的电磁脉冲；均匀线阵包含N个天线阵元，且间距为d；

(2)空时信号建模：假设周边有D个运动目标，其中第i个目标的波达方向为θ_i，运动速度为v_i，i＝1，2，···，D；在一个相干处理间隔内，均匀线阵在k时刻的空时接收信号可建模为：

其中，a_i(k)为经第i个目标反射后的电磁波幅值，n(k)为接收天线上独立的噪声分量，为第i个物体的空时联合导引向量，其表达式为：

其中，为空间域导引向量，其表达式为：