[发明专利]非均匀杂波环境下机载雷达杂波协方差矩阵的估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种非均匀环境下机载雷达杂波协方差矩阵的估计方法，用于估计机载雷达在非均匀杂波环境下的杂波协方差矩阵。

背景技术

随着信息科学技术的飞速发展，国防事业已跨入信息化的时代。作为打赢现代信息化战争的关键装备，机载预警雷达以其独特的战略特点，被各国军方视为能够左右战场态势的信息获取利器。而杂波抑制性能是影响机载预警雷达能否正常下视工作的主要因素。由Brennan和Reed首先提出的空时自适应处理STAP技术能够有效抑制空时耦合的地杂波，是一种STAP方法的雏形，即样本协方差矩阵求逆SMI方法。该方法假设雷达的外部工作环境是均匀的，训练样本在待检单元临近的距离门中选取。但实际上雷达的工作环境往往是非均匀的，例如非正侧视阵、双基、共形阵雷达等杂波谱的距离非平稳性;地形、地貌的空间变化，人造建筑等强散射点，高山遮挡造成的“阴影”以及强动目标污染等。Melvin详细分析了各种非均匀环境对STAP性能的影响，指出：获取足够多且满足与待检测单元独立同分布要求的训练样本是STAP获得良好杂波抑制性能的关键。

为了能在非均匀环境下稳健地检测目标，可以采用性能次最优的降维或降秩的STAP方法。这些方法可以减少协方差矩阵估计所要求的训练样本数，从而可以在训练样本数较少的非均匀环境下取得较好的性能。在这方面，以王宏等人提出的JDL法为代表，前人已经做了大量的工作。这些降维或降秩的方法虽然降低了所要求的训练样本数，但都是以均匀环境作为前提条件，并没有考虑到非均匀样本的影响。

为了解决非均匀样本污染的问题，Melvin和Wicks提出了一种基于广义内积的非均匀样本筛选方法，但该方法能够发挥作用的前提条件是估计出精确的杂波加噪声协方差矩阵，这在非均匀环境中几乎不可能实现。近年来，知识辅助的空时自适应处理引起了人们的注意。然而，获取精确的杂波统计特性的先验知识可能需要付出很大的代价，例如需要多种传感器的协作，而且该技术对先验知识的精度要求较高，实现起来成本很高，且该技术会使得雷达系统变得很复杂，工程上不易实现。Stoica等人指出：如果采用的先验知识不够精确，不但不能提高STAP的性能，反而会使其性能下降。Sakar等人提出的直接数据域方法仅仅利用了待检测单元的数据，从理论上解决了非均匀环境下目标检测的问题。虽然该方法在严重非均匀环境下有很大的优势，但子孔径的形成必然会带来系统自由度的损失，而且，在实际情况中天线不一定是均匀的等距线阵，互耦或阵列误差也会使该方法的性能下降。Maria等人采用全局匹配滤波的方法对待检测距离门进行角度多普勒成像，该方法实际上属于稀疏重构类方法，其估计结果的精度取决于参数设置的合理程度，限制了其在实际工程当中的应用。

发明内容

针对杂波的非均匀性带来的杂波协方差矩阵估计精度不够的问题，本发明的目的在于提供一种非均匀杂波环境下机载雷达杂波协方差矩阵的估计方法，能够提高杂波协方差矩阵估计的精度。

实现本发明目的的技术方案是：首先取出待检测距离单元和邻近距离单元的回波数据，然后利用距离单元之间的相关性，得到基于相关系数的迭代加权的杂波协方差矩阵估计方法估计杂波协方差矩阵，最后根据加权系数的误差要求设置自动停止准则，使迭代能够自动停止。本发明通过加权系数控制样本参与协方差矩阵估计的程度，可以应用于任意均匀和非均匀条件下的杂波协方差矩阵估计，大大扩展了本发明技术方案的应用场合。本发明的杂波协方差矩阵估计方法不仅可以应用于杂波抑制处理，也可以应用于杂波参数估计以及目标检测领域。本发明可用于精确估计机载雷达非均匀杂波环境下的杂波协方差矩阵。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。

一种非均匀杂波环境下机载雷达杂波协方差矩阵的估计方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取机载雷达接收到的回波数据，并对所述回波数据进行距离向脉冲压缩，得到距离脉压后的回波数据;

步骤2，从所述距离脉压后的回波数据中获取第k个待检测距离单元的回波数据，其中，k＝1,2,...,K，K为需要进行检测的距离单元的个数;

步骤3，获取与所述第k个待检测距离单元邻近的L个距离单元作为L个训练样本，并根据L个训练样本计算第k个待检测距离单元的杂波协方差矩阵;