[发明专利]机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法

摘要

本发明公布了一种机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法，属于机载雷达杂波抑制领域。该方法针对工作在中高脉冲重复频率（PRF）体制的机载非正侧面阵雷达采用级联方式，首先在空域俯仰维设计鲁棒自适应波束形成器（ADBF）抑制近程杂波，然后在方位-脉冲域设计二维降维空时自适应处理器（STAP）进一步抑制远程杂波。本发明能有效滤除机载非正侧面阵雷达各次模糊距离的杂波，且收敛速度快，运算量小，适合工程应用。

主权项

1.一种机载数字阵列雷达高效三维空时自适应杂波抑制方法，其特征在于包括如下步骤：1）俯仰鲁棒ADBF自适应波束形成：对每一列俯仰线阵，分别降维形成俯仰和波束与俯仰差波束，即（1）式中M为天线俯仰维阵元个数，为每列第个阵元在每个脉冲的输出信号，为每列M个阵元降维后形成的俯仰和波束，为每列M个阵元降维后形成的俯仰差波束；俯仰和波束和俯仰差波束对应为俯仰每列线阵输出信号与降维矩阵的乘积，即：（2）式中为俯仰每列各阵元在每个脉冲的输出信号；为共轭转置运算符；为转置运算符；经俯仰空域降维处理后，采用第一个填零脉冲作为训练样本用以估计自适应权值，此时数字阵列每个阵元接收信号中都只包含了近程杂波信息；当定义第个距离单元天线阵面每列俯仰线阵第一个填零脉冲接收信号为，则每列阵元第个距离单元第一个填零脉冲俯仰和波束输出信号与俯仰差波束输出信号为：（3）根据旁瓣相消SLC原理，对第个距离单元用俯仰差波束对消俯仰和波束中的近程杂波，自适应权值满足：（4）其中为数学期望运算符，为共轭转置运算符，则（5）式中自相关矩阵采用每列降维处理后第个距离单元及邻近个距离单元第一个填零脉冲的俯仰差波束输出信号估计得到，取，即，为第个距离单元俯仰差波束输出信号；互相关矩阵采用每列降维处理后第个距离单元及邻近个距离单元第一个填零脉冲俯仰和波束输出信号和俯仰差波束输出信号估计得到，取，即，为第个距离单元俯仰和波束输出信号；由公式（2）、（3）、（4）、（5），对第个距离单元每一列俯仰线阵实现近程杂波抑制的自适应权值为：（6）2）方位-脉冲域二维降维STAP空时自适应处理：经俯仰鲁棒ADBF抑制近程杂波后，天线阵面等价为方位线阵；当定义方位线阵有N个阵元，每个阵元接收K个脉冲信号；当定义第个距离单元接收信号为，检测目标空时导引矢量（7）式中，，为阵元方位向间距，为雷达波长，为目标多普勒频率，为目标方位入射角，为雷达脉冲重复间隔PRI，为Kronecker积 ；基于局域联合处理算法设计方位-脉冲域二维降维STAP处理器进一步抑制剩余远程杂波，方位空域在检测目标波束指向两侧各取2个相邻波束，时域在检测多普勒单元两侧各取1个相邻多普勒单元，则降维矩阵为（8）式中为空域相邻波束间隔，为时域相邻多普勒单元间隔，，PRF为雷达脉冲重复频率；经矩阵降维变换后，接收信号和目标导引矢量分别为：（9）降维后，接收信号和目标导引矢量的自由度为15，因此对第个距离单元采用邻近50个距离单元样本来估计降维后的杂噪协方差矩阵，即：（10）其中为第个距离单元经降维矩阵变换后的输出信号，为检测距离单元两侧的保护单元个数，可取；方位-脉冲域二维降维STAP的自适应权值为：（11）式中为归一化复常数；由公式（8）、（9）、(11)，对第个距离单元方位-脉冲域实现远程杂波抑制的自适应权值为：（12）对不同的距离单元采用上述流程分别计算相对应的自适应权值，就能有效抑制影响目标检测的远程杂波。