[发明专利]一种基于杂波频谱补偿技术的三坐标雷达动目标处理方法

说明书

本发明属于雷达信号处理领域，涉及一种基于杂波频谱补偿技术的三坐标雷达动目标处理方法，提升强地物杂波环境下仰角测角精度。本发明对每个仰角层的每个距离库脉组数据加窗DFT计算出初始频谱；获取初始频谱最大谱线幅度、速度信息，根据该信息，重构虚拟杂波频谱，在初始频谱上减去虚拟杂波频谱得到补偿后频谱，即新谱；迭代计算新谱最大谱线幅度、速度，根据该信息重构虚拟杂波频谱，并在新谱中减去虚拟杂波频谱，直至新谱最大谱线幅度小于K倍噪声电平，记录各次迭代估算结果；对DFT各通道采用恒虚警处理，根据恒虚警检测结果和预设速度门限选择最终输出。本发明通过多次对杂波能量补偿恢复目标能量在不同仰角层的相对关系，提高仰角测角精度。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域。

背景技术

雷达作为探测仪器往往与武器系统配合使用，三坐标雷达与传统的两坐标雷达相比，提供了目标的高度信息，能给武器系统提供三维目指信息。因此仰角测量精度指标对于雷达而言是很重要的参数。现代三坐标雷达往往采用相扫体制实现，仰角测量是基于和差波束或者DBF多波束之间相对幅度信息。然而，雷达所处的环境复杂，回波中往往会有强杂波能量(如地杂波、气象杂波等)。由于杂波能量在不同仰角层分布不一致导致波束间相对幅度信息发生改变，影响雷达探测目标的仰角精度。为了抑制杂波能量，现代雷达往往采用相参体制，使用多普勒动目标算法抑制杂波频谱。由于滤波器过渡带的存在，无论是传统的单凹口滤波器算法，或者是使用多凹口滤波器的自适应MTI、MTD算法或是杂波图技术，在目标幅度低于杂波幅度的同时目标和杂波在频率域十分接近时，都无法有效提取目标能量。

目前气象雷达中为了解决地杂波淹没零速气象回波的情况，采用GMAP算法或者SSEF滤波器算法来实现抑制地物杂波的同时恢复气象杂波的影响，这两类算法均可以通过迭代来恢复气象信息，但这两类算法均利用气象杂波谱宽较宽的特点，利用气象剩余谱能量通过高斯拟合恢复零速气象回波。但目标没有这种谱宽特性，无法利用目标的剩余谱能量恢复被杂波频谱淹没的目标频谱能量。因此使用现有技术，杂波能量会淹没目标能量导致仰角测量不准。这种现象在探测低空弱小目标上出现的很频繁。

发明内容

本发明目的在于设计一种基于杂波频谱补偿技术的三坐标雷达动目标处理方法，优化在强杂波环境下，由于杂波能量在不同仰角层分布不一致导致目标仰角测量跳变，引起的仰角测量精度差问题，本发明通过多次迭代频谱补偿技术，可以解决当目标幅度低于杂波幅度的同时目标和杂波在频率域十分接近时，目标能量的提取问题，从而恢复多波束之间幅度的相对关系。

实现本发明目的的技术解决方案为：

1)设x＝[x₁ x₂ ... x_n]为雷达某一仰角层同一距离单元的相关脉冲时间序列向量，对x加窗，并对加窗后数据做N点的DFT得到N点DFT结果X'(K)，k∈[1 2 ... n]；对X'(K)取绝对值得到X(K)；寻找X(K)的最大值X(l)和以X(l)为中心谱宽为σ_w范围内的能量谱线，记为[X(l-σ_w/2)...X(l)...X(l+σ_w/2)]，σ_w可以采用分杂波类型设定；

2)对[X(l-σ_w/2)...X(l)...X(l+σ_w/2)]采用加权算法计算最大值X(l)对于频率值Fk₀，根据Fk₀和X(l)，计算理想条件下一个Fk₀频率、强度为X(l)的复数信号加窗后N的DFT频谱将X(K)与相减获取多普勒频谱补偿后的频谱X_c(K)

3)将X_c(K)按照多普勒速度和不同的多普勒方向分成高中低5个区域，计算5个区域谱线的平均值，并取最小平均值作为噪声电平；