[发明专利]宽带机载相控阵雷达的直接空时自适应处理方法

说明书

本发明属于雷达技术领域，公开了一种宽带机载相控阵雷达的直接空时自适应处理方法，首先根据主波束指向计算波束覆盖范围和角度搜索间隔，根据感兴趣目标速度计算速度搜索范围和速度搜索间隔，然后按照当前搜索角度和搜索速度的目标分布情况重组宽带回波数据，使用重组的训练样本计算自适应权矢量，对重组数据的不同距离单元进行目标搜索，得到自适应处理后的宽带信号输出。该方法将回波数据按目标分布提取并重组，重组后同一目标的峰值点由分散在几个距离单元变为聚集到同一距离单元，使得相干积累后目标能量损失降低，提高了目标检测和杂波抑制性能。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种宽带机载相控阵雷达的空时自适应处理方法，即一种宽带机载相控阵雷达的直接空时自适应处理方法，主要适用于宽带条件下机载相控阵雷达的杂波抑制和目标检测。

背景技术

与传统的窄带雷达相比，宽带雷达具有更准确的战场侦察能力，更精确的目标及地物成像能力，更好的目标识别能力和更精细的角度、距离、多普勒分辨能力，能够对目标的真实“样貌”进行成像和识别。但是带宽的增加意味着系统的时间/距离分辨能力提高，也会给信号处理带来问题：在空域，信号的孔径渡越时间不再远小于信号的时间分辨率，目标信号和杂波信号在阵元间的包络走动不能忽略；在时域，高速目标信号和杂波信号在脉冲间的距离走动不能忽略。因此，带宽的增加会对宽带相控阵雷达的波束形成和脉间相干积累过程产生不利影响。

由于宽带阵列信号在阵元间存在包络走动问题，窄带阵列的波束形成方法已经不再适用于宽带相控阵雷达。宽带条件下的波束形成方法主要分为空时处理结构和空频处理结构。空时结构的宽带波束形成器由Frost提出，其基本思想是在各阵元后加一组延时器组成FIR滤波器，进而补偿由频率变化产生的相位差。空频结构的宽带波束形成方法由Raabe提出，其核心思想是将回波信号在频域分成若干个满足窄带条件的子带，在频域对各子带分别进行波束形成，最后将子带输出转换到时域并合成为宽带信号。之后，也有很多学者对空频处理方法进行了改进。近些年来，国内外科研工作者对宽带自适应波束形成的研究逐渐深入，Wei Liu提出了一种新型宽带波束形成结构，这种新型结构的关键是使用传感器延迟线(SDL)或简单的空间滤波器来替代时域FIR滤波器，以空间换时间。近几年，还有一些国内外学者将keystone预变换处理应用于宽带自适应波束形成中，通过变换将不同频率的相位对齐到同一基准频率上，解决了目标的空间色散问题，将宽带自适应处理变为窄带自适应处理。

由于宽带雷达信号在脉冲间的包络走动，使得相干积累后目标信号的能量降低，目标检测性能下降，因此对宽带雷达目标信号的包络对齐方法研究也成为国内外学者关注的重要问题之一。对于目标参数可以精确估计的情况，科研人员们提出了许多种包络对齐的方法，主要包括最大相关法、峰值法、最小熵法、时频分析法等。对于目标速度无法使用先验信息精确估计的情况，R.C.Dipietro等人提出了keystone变换(KT)算法，并将该方法应用到SAR中，通过在距离频率-慢时间二维伸缩变换有效地解决了信号的距离走动问题。接着KT方法被应用于脉冲多普勒(PD)雷达中，有效地提高了微弱目标的检测性能。近几年来，国内的一些学者也将KT算法应用到高速平台的动目标检测中，该方法可以同时对目标和杂波进行距离走动校正。但当目标发生速度模糊时，使用KT方法对目标距离走动进行校正的同时会使杂波产生额外的距离走动。

虽然国内外学者分别在宽带相控阵雷达的阵元间和脉冲间距离走动方面都获得了一定的研究成果，但是对于宽带机载相控阵雷达空时二维自适应处理方法(STAP)的研究较少。为了解决带宽增加对机载雷达空时自适应处理带来的影响，一些文献提出了子带STAP算法，通过频谱分割降低子带的分辨率从而解决了目标的距离走动问题，但子带分割后仍使用传统的空时处理方法，并没有从宽带信号模型的角度出发，缺少对宽带机载相控阵雷达空时自适应处理方法的研究。

发明内容

针对以上现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种宽带机载相控阵雷达的直接空时自适应处理方法，该方法将回波数据按目标分布提取并重组，重组后同一目标的峰值点由分散在几个距离单元变为聚集到同一距离单元，使得相干积累后目标能量损失降低，提高了目标检测和杂波抑制性能。