[发明专利]高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法

说明书

本发明公开了一种高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法，属于雷达信号处理技术领域；具体地，本发明通过获取非线性频率增量，使非观察区域杂波回波低增益零散的分布在功率谱内，不同于传统线性频率增量FDA雷达和STAP雷达杂波在功率谱内呈固定的几何分布关系，观察区域杂波和信号回波与传统STAP雷达相同。因此与传统STAP方法相比，本发明方法使不同距离模糊区域杂波无法重叠，从而实现了高重频脉冲体制下距离模糊杂波的抑制；对比传统FDA‑MIMO雷达，本发明方法对阵元间距没有要求，且解决了传统FDA抗距离模糊杂波方法中杂波分离不完全时的目标参数模糊，即目标参数多解的问题。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法。

背景技术

与对空雷达相比，机载雷达下视工作时地杂波抑制是地面目标检测工作的关键问题之一。传统空时自适应信号处理(STAP)技术利用阵元天线的空间信息和相干脉冲间的时间信息,联合空时二维对杂波进行自适应抑制检测低信噪比目标。在正侧视阵中，不同距离的杂波在功率谱具有相同分布特性，而前视阵情况下，雷达杂波具有距离依赖性，因此模糊非均匀杂波是机载前视阵地雷达面临的一个重要问题，再加上在高重频脉冲体制下，不同距离的杂波回波在雷达进入稳态工作时，会重叠在一起，如图1所示，机载前视阵雷达体制的杂波具有距离依赖性，不同区域的杂波有不同分布特性，距离模糊杂波相互重叠，会严重污染雷达可观测区域，因此使用STAP方法难以提高雷达检测性能。

针对上述问题，许多文章就杂波样本的距离依赖性提出了不同的方法来补偿杂波样本使其满足独立同分布特性，包括：基于导数的更新方法、时变权重方法、多普勒弯曲法、角度多普勒补偿法、自适应角度多普勒补偿、高阶多普勒弯曲法、配准补偿法、联合空时插值法等。但当因高重频而存在距离模糊杂波时，上述方法难以改善杂波重叠的情况。又有文章提出了三维STAP方法，其具有抑制距离模糊杂波的能力，但具有巨大的运算量，并且由于维数过多，在非均匀杂波环境中一般难以得到大于等于自由度二倍数量的训练样本数据。还有文章描述了一种频率分集阵列技术(FDA)，该技术通过在发射阵元间引入远小于载频的线性频率增量，使雷达回波信号含有与传播距离耦合的相位项，使雷达在空间时间两个维度外有更多的可控自由度。其后多篇文章在此基础上深入研究了FDA雷达信号波形特性与频率增量的关系。同时FDA因其在距离维提供额外的自由度，大量的研究工作也在应用领域展开，文章将FDA技术与多输入多输出技术(MIMO)相结合，应用于在双基地雷达系统构架中，指出阵元频率增量最高值应远远小于载频。文章研究了以FDA雷达根据阵元发射信号的波长调整阵元间距得到新的方向图特性。其研究了以FDA为发射阵列的MIMO雷达，通过将发射阵列划分为若干联合子阵列来提供一种灵活的FDA波束模式。在文章中，利用凸优化方法划分发射子孔径，为FDA-MIMO雷达设计了一种距离和角度的联合参数估计方法。

此外，有文章提出了利用FDA雷达发射导向矢量的距离角度二维依赖性，通过空间频率域距离耦合的相位信息分离不同距离区域的信号和杂波，然后对分离的杂波进行二次距离依赖补偿，从而实现距离模糊杂波抑制得效果。其分离效果受线性频率增量Δf和天线阵元间距d的影响。在距离模糊杂波不满足完全分离的理想条件下，抑制效果会下降，检测目标在功率谱的部分位置对应空间角度和多普勒速度参数存在多组解，即检测目标参数估计模糊。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种高重频机载前视阵雷达地面距离模糊杂波的抑制方法。在FDA-MIMO雷达的框架基础上，获取非线性频率增量，其不同于传统FDA雷达和STAP雷达的杂波在功率谱呈现固定的几何分布关系，非线性频率增量使杂波在功率谱具有离散分布的特性，之后利用其方向图和杂波分布特性，通过信号距离耦合相位的补偿，实现抑制非观测区域距离模糊杂波的效果。对比传统STAP雷达和FDA雷达，本发明能够对地面距离模糊杂波进行有效抑制，解决了传统FDA-MIMO雷达在杂波不完全分离情况下检测目标参数多解的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。