[发明专利]一种高自由度的机载雷达空时自适应信号处理方法

说明书

本发明提供了一种高自由度的机载雷达空时自适应信号处理方法，利用差分合成理论和空时平滑技术，可以从原始接收的数据中计算出对应于较大孔径的均匀线性阵列和更多脉冲的均匀重复脉冲间隔的脉冲串的虚拟数据，根据虚拟数据得出虚拟杂波噪声协方差矩阵CNCM，求出虚拟滤波器权矢量。本发明比现有的空时自适应信号处理STAP实现更多的自由度DOF，更有效地提高了参数估计的能力，同时提高了信号检测在时间维度和空间维度上的精度。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，尤其涉及一种高自由度的机载雷达空时自适应信号处理方法。

背景技术

空时自适应处理因其在杂波抑制和目标检测方面表现出了优越的性能引起了人们广泛的兴趣。传统的经典算法为了保证其信号干扰加噪声比(SINR)损失在3db以内，至少需要两倍系统自由度的独立分布(IID)样本。在异构环境和大阵列中这些条件很难满足，而且其计算复杂度和成本很高、功耗大，利用稀疏结构可以解决这些问题。稀疏结构可以分为两类：第一类是随机设计稀疏阵列和脉冲结构，此类型以牺牲系统性能来减少阵元数量及硬件设备；第二类是通过特殊的稀疏结构方式应用差分概念，在减少阵元及硬件复杂度的基础上增加了系统自由度，提升了系统的性能。利用差分概念的稀疏阵列有(超级)嵌套结构、互质结构、最小冗余结构等，在同样数量的阵元下，这些阵列与ULA相比可以获得较大的系统自由度。换句话说，获得同样的自由度，稀疏阵列所需的阵元数量及硬件设备相对较少。

在空时自适应信号处理算法中利用差分和稀疏结构近年中得到了广泛的关注，其中通过利用最小冗余结构到空时自适应信号处理中，提高了空时分辨率和慢移动目标检测的性能。但是由于最小冗余结构构成复杂很难应用在大阵列结构，为了减少设计复杂度，人们提出了互质阵列及脉冲采样空时自适应信号处理结构，利用虚拟差分合成阵列及脉冲的思想，在空间和时间上获得更大的自由度，提高系统的波束合成和目标检测的性能。但是由于互质结构的差分合成中含有空洞使其虚拟阵列及脉冲不能够充分利用，为了解决这一问题，使用嵌套及超级嵌套结构，利用一种有效的(超级)嵌套结构设计方案能够生成差分合成阵列及脉冲来提升自由度改善系统性能。而本申请使用改进嵌套结构，生成差分合成阵列及脉冲使得系统的自由度得到更大程度的提升。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种高自由度的机载雷达空时自适应信号处理方法，比现有的STAP实现更多的DOF，更有效地提高了参数估计的能力，同时提高了信号检测在时间维度和空间维度上的精度。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种高自由度的机载雷达空时自适应信号处理方法，包括以下步骤：

S1、根据两个均匀线性阵列和单个传感器构建改进的嵌套阵列；

S2、将改进的嵌套阵列定义式中表示阵元间距的参数替换成表示脉冲时间间隔的参数，构建改进的嵌套脉冲模型；

S3、利用所述改进的嵌套阵列和嵌套脉冲模型接收原始雷达回波信号，并根据所述原始雷达回波信号计算得到原始杂波加噪声协方差矩阵；

S4、根据所述杂波加噪声协方差矩阵，利用差分运算构建虚拟空时快拍模型；

S5、根据所述虚拟空时快拍模型，利用空时平滑方法重构虚拟空时快拍数据；

S6、根据所述重构的虚拟空时快拍数据计算得到虚拟杂波加噪声协方差矩阵；

S7、根据所述虚拟杂波加噪声协方差矩阵以及虚拟信号导引矢量，计算得到滤波器权矢量，完成对高自由度机载雷达空时自适应信号的处理。

进一步地，所述步骤S1中改进的嵌套阵列的阵元位置的表达式如下：