[发明专利]基于步进频信号的非平稳杂波抑制的目标检测方法

权利要求书

1.基于步进频信号的非平稳杂波抑制的目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1.a)利用快时间采样信息，进行步进频率回波信号距离相位补偿，得到一个新的杂波信号矢量；

(2.a)对于一个高度为h，运行速度为v的载机，载机上搭载一个阵元数为N，阵元间距为d的等距线阵，工作在正侧视模式；雷达发射信号载波波长为λ，一个完整的相参处理周期内包含M个脉冲，脉冲重复周期为T_r；雷达阵列方向与载机飞行方向存在夹角α，地面划分成L个距离环，每个距离环内包含N_c个散射体；则步进频率回波信号的表达式为：

其中，s_t(t)为步进频率回波信号；m为发射信号的脉冲的序号，m＝0,1,…,M-1；u(t-mT_r)为第m个脉冲的包络；f_m表示第m个脉冲的频率，t为时间变量；

对于上述波形，雷达的第n个阵元接收到信号的第m个脉冲，经过脉冲压缩和采样后，得到L个快时间采样信息，其中第l个距离环的快时间采样信息x(m,n)表示为

其中，x_l(m,n)表示径向距离为R_l的地面的距离环在理想情况下的回波，l＝1,2,...,L；其中，对目标信号产生严重干扰的模糊距离数为2Q，模糊数为q的折叠杂波为x_q(m,n)；

(2.b)利用快时间采样信息，构建距离相位补偿矩阵：根据第l个快时间采样信息对应的径向距离R_l，和已知的发射信号的频率步进量Δf，构造补偿向量，得到距离相位补偿矩阵：

其中，向量的上标H代表共轭转置，则为一个M×1的列向量，1_N×1为元素全为1的N×1维列向量，代表Kronecker乘积；C_l为距离相位补偿矩阵；c为光速；

(2.c)利用距离相位补偿矩阵对第l个距离环的快时间采样信息x(m,n)的l个快时间采样数据x_l进行处理，得到新的杂波信号矢量表达式为：

其中，表示该矩阵的内积；

(1.b)根据发射信号和先验信息，构建空时滤波器，对所述新的杂波信号矢量进行折叠杂波的滤除，得到空时滤波后的结果，具体为：

(3.a)针对一个具有N′_c个散射体的距离环产生回波的情况，理想的协方差矩阵为：

其中，n为散射体的编号，n＝1,2,…N′_c；为该散射体n产生的回波；

(3.b)对所述理想的协方差矩阵进行SVD分解：

其中，V为的特征值组成的对角矩阵，U为对应的特征矩阵；V_c为杂波的特征值组成的对角阵，U_c为杂波对应的特征矩阵；V_n为噪声的特征值对应的对角阵，U_n为噪声对应的特征矩阵；

构建空时滤波器对新的杂波信号矢量进行滤波，得到空时滤波后的结果，即折叠杂波抑制的结果：

(1.c)利用空时滤波后的结果，求取杂波协方差矩阵，针对所述杂波协方差矩阵构建并求解空时最优数学优化问题，得到最优空时权矢量，利用所述最优空时权矢量对空时滤波后的结果进行处理，得到最终检测结果并输出，具体为：

(4.a)待检测的距离环的序号为l₀，选取距离环l₀的两边各L_s个距离环的快时间采样信息作为训练样本，用这2L_s个数据集合训练杂波协方差矩阵：

其中，R^fil为折叠杂波抑制的结果的协方差矩阵；

(4.b)针对R^fil，建立空时最优数学优化问题：

其中，w_opt表示需要求解的最优空时权矢量，v(f_st,f_dt)为目标对应的时空导向矢量；

其中，为目标的空域导向矢量，f_st为目标的空间角频率；为目标的时域导向矢量，f_dt为目标的多普勒频率；

(4.c)求解所述空时最优数学优化问题，得到最优空时权矢量的表达式为

(4.d)利用最优空时权矢量对空时滤波后的结果进行处理，得到检测结果并输出。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对理想的协方差矩阵进行SVD分解，依据的准则为：

根据布列南准则，在非正侧面条件下，信号协方差矩阵的前r个大特征值对应的特征向量是U_c，即U_c为杂波对应的特征矩阵。