[发明专利]一种基于二阶锥优化理论的MTD滤波器组设计方法

说明书

本发明属于信号处理领域，公开了一种基于二阶锥优化理论的MTD滤波器组设计方法，包括：初始化滤波器的基本参数；查寻参数，计算地杂波的协方差矩阵；获得干扰信号频率与功率并计算干扰的协方差矩阵：获得雷达的噪声功率并计算地杂波，干扰和噪声的协方差矩阵；采用类似于最小方差无畸变响应的方法，对滤波器中心频率进行线性约束；在对滤波器幅频响应旁瓣电平进行限制的条件下，修改上述线性约束的条件；转化为易求解的二阶锥规划实数问题；设计基于二阶锥规划理论的MTD滤波器，通过限制旁瓣电平，自由的在强干扰频率区域或者气象杂波区形成更深的凹口，克服了滤波器在零频附近畸变的问题，增强对于低速运动目标检测的优点。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，尤其涉及一种基于二阶锥优化理论的MTD(MovingTarget Detection)滤波器组设计方法，用于雷达对杂波的抑制，实现雷达对目标的检测

背景技术

杂波信号的有效抑制是雷达系统进行正常目标检测的前提和基础。在自适应杂波抑制方法中，动目标检测MTD是一种常用的技术。动目标检测MTD滤波器是利用多个带通滤波器组成的滤波器组对雷达回波进行滤波处理，再对滤波器组输出进行检测来发现目标的。

动目标检测MTD滤波器组最简单的实现方法是采用离散傅里叶变换DFT滤波器组。在离散傅里叶变换DFT滤波器组之前加上动目标显示MTI处理，这样可以先用动目标显示MTI消掉地杂波，再用离散傅里叶变换DFT滤波器组进行滤波处理，离散傅里叶变换DFT滤波器组可以用快速傅里叶变换FFT实现。因为快速傅里叶变换FFT可以节省很大的运算量，所以这种方法至今仍在大量使用，尤其是动目标检测MTD滤波器组阶数较大时。但是由于快速傅里叶变换FFT的阶数一定要是2的整数幂，使得动目标显示MTI加快速傅里叶变换FFT实现法的应用受到了一定的限制，并且离散傅里叶变换DFT滤波器组位于动目标显示MTI之后，滤波器组的各滤波器增益受到动目标显示MTI滤波器频率响应的调制；

目前常用的动目标检测MTD滤波器组实现方法是采用限长脉冲响应FIR滤波器组。对于有限长脉冲响应FIR滤波器组中的每个滤波器来说其幅度频率响应都要在零频附近有较深的零陷，用于抑制杂波其中主要是地杂波，这就是常规自适应动目标检测MTD滤波器。但常规自适应MTD滤波器对副瓣没有约束，具有较高的副瓣电平，这样容易造成滤波器组中不同滤波器的目标之间的互相影响，会带来虚警。即使采用加窗的方法往往也无法满足要求，在滤波器中心频率靠近零频时，加窗方法性能严重下降，滤波器发生畸变，而且加窗也无法在特定的频带形成宽凹口，抑制占有一定频率范围的杂波和干扰。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于二阶锥优化理论的MTD滤波器组设计方法，以解决现有技术中对于动目标检测MTD滤波器在中心频率靠近零频时，性能严重下降，滤波器发生畸变的问题，以及加窗方法无法使滤波器在气象杂波或者强干扰等特定的频带形成宽凹口的问题。

实现本发明的基本思路是，首先为了形成更深的零陷，通过查寻雷达工作场景的杂波功率谱方差和杂波功率，计算出地杂波的协方差矩阵。同时计算出干扰的协方差矩阵和噪声的协方差矩阵。然后，根据设计模型采用类似于自适应波束形成领域中最小方差无畸变响应(MVDR)的方法，对滤波器中心频率进行线性约束。在对滤波器幅频响应旁瓣电平进行限制以及对气象杂波和占有一定频带的强干扰进行抑制的条件下，在上述的线性约束的基础上增加二次约束。最终转换为二阶锥规划(SOCP)问题，通过MATLAB的SeDuMi工具箱，简单有效地设计出期望的FIR滤波器系数。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于二阶锥优化理论的MTD滤波器组设计方法，所述MTD滤波器用于雷达抑制杂波和检测目标，所述方法包括如下步骤：

步骤1，设置雷达的工作参数，所述雷达的工作参数包含雷达的脉冲重复频率和积累脉冲数；其中，所述脉冲重复频率用于确定MTD滤波器组中每个滤波器的中心频率，所述积累脉冲数用于确定MTD滤波器组的阶数；