[发明专利]一种基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达杂波抑制技术领域，特别涉及基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法，并且是基于非均匀杂波条件下级联二维空时处理方法，适用于斜侧阵机载雷达杂波抑制或非正侧阵机载雷达杂波抑制。

背景技术

机载预警雷达已经成为现代战争的预警情报、战场监视和作战指挥系统的重要组成部分，它可以显著增加对低空突防目标的探测距离，大大提高武器系统的效能，在现在战争中扮演着越来越重要的角色，受到各军事大国的高度重视。机载预警雷达的波束指向一般是水平或稍下方向，使得机载预警雷达不可避免地会接收到地杂波。由于技术水平限制，使得阵列机载雷达天线的旁瓣电平较高，且阵列机载雷达回波中地杂波较强，可达90dB，远强于目标回波；此外，由于飞机平台的运动，地杂波的多普勒范围大大展宽，使得可供检测的多普勒范围大大降低，有很大一部分目标都“湮没”在地杂波中。因此，为了可靠检测远距离目标，首先要解决机载雷达的杂波抑制问题。

空时自适应处理(STAP)技术的诞生追溯到20世纪70年代，在杂波协方差矩阵和目标信号分别确知的条件下，Brennan和Reed等在期刊Aerospace and Electronic Systems(AES)上，提出了全空时自适应处理(STAP)的概念和理论，其思想是将阵列信号处理的基本原理推广到由脉冲和阵元采样的两维场中；全空时自适应处理(STAP)能够取得比较理想的机载雷达杂波抑制效果，但是，机载雷达杂波协方差矩阵精确已知的条件在工程实现中难以满足，通常情况下是由参考单元估计得到；根据Reed，Mallett和Brennan三人提出的理论(即RMB准则)可知，为了使空时自适应处理(STAP)器的性能损失不超过3dB，空时自适应处理(STAP)器训练样本个数至少应为系统自由度的两倍，而且，机载雷达杂波协方差矩阵须从独立同分布的训练样本估计而来，所以全空时自适应处理(STAP)的运算量和设备复杂度令人难以接受。

为了降低运算量，德国的R.Klemm博士于1987年在期刊Signal Processing上提出了辅助通道法，将空时自适应处理(STAP)器维数从NM降至N+M-1，此处N表示机载雷达天线阵元个数，M表示一个相干处理间隔内机载雷达接收的脉冲个数；在没有误差的理想情况下，该方法能够取得比较理想的杂波抑制效果，性能接近最优空时自适应处理(STAP)处理，并且降低了估计杂波协方差矩阵所需要的独立同分布参考单元数目，但在有误差情况下，该方法的杂波抑制性能并不理想。

国内的西安电子科技大学在降维空时自适应处理(STAP)研究方面也展开了大量工作，并提出了局域化处理法，即因子化方法(1DT)和扩展因子化方法(mDT)；该局域化处理法首先利用低旁瓣的多普勒滤波器对机载雷达回波进行局域化处理，然后在空域自适应处理或空时域联合自适应处理将雷达杂波抑制掉。

1994年，H.Wang等人提出了局域化联合处理(JDL)方法，该方法利用两维傅里叶变换将接收到的雷达杂波由阵元-脉冲域变换到角度-多普勒域，然后分别在相邻的空域维和时域维选取3个波束进行联合自适应处理，该方法的维数由1DT(或3DT)的N(或3N)进一步降到9，显著减少计算量。

发明内容

针对上述已有技术在非均匀杂波环境下协方差矩阵估计不够准确的问题，本发明的目的在于充分利用机载雷达阵元和机载雷达脉冲回波，并提出一种基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法，该种基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法基于迭代方式的协方差矩阵估计形式，从而进行机载雷达杂波抑制，旨在非均匀杂波环境下提高机载雷达杂波的抑制性能。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于协方差矩阵估计的机载雷达杂波抑制方法，包括以下步骤：

步骤1，分别设定机载雷达的天线阵面在方位向均匀排列N个阵元，机载雷达回波中包含的距离门个数为L,一个相干处理间隔内机载雷达接收的脉冲个数为M，假设x_nlm表示第n个阵元、第l个距离门、第m个脉冲的机载雷达回波，得到第n个阵元、第l个距离门接收的机载雷达脉冲记为x_nl，并对x_nl进行快速傅里叶变换，得到快速傅里叶变换后的第n个阵元在第l个距离门接收的机载雷达脉冲z_nl，进而依次计算得到第n个阵元、第k个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波z_nkl和N个阵元的第k个多普勒通道在第l个距离门接收的机载雷达回波z_kl；