[发明专利]一种用于空时自适应处理的干扰目标检测方法

摘要

本发明提出一种用于空时自适应处理的干扰目标检测方法，解决传统非均匀检测器NHD剔除非均匀训练样本的性能受干扰目标影响的问题。步骤一、基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计，首先接收空时杂波数据模型，然后确定椭圆长球波函数与杂波数据的关系，最后基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计；步骤二、计算GIP的干扰目标检测统计量；步骤三、根据设定的门限值，剔除受干扰目标影响的非均匀训练样本。

主权项

1.一种用于空时自适应处理的干扰目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计①接收空时杂波数据模型若将每个杂波距离环在方位角度θ上分成N_c个间隔为Δθ＝2π/N_c的杂波散射单元，那么第n个阵元的第m个脉冲的第i个杂波散射单元的杂波回波数据表示为其中n＝0,1，...,N-1,m＝0,1，...,M-1，N为雷达天线阵元数目，M为发射脉冲数目；θ和表示杂波散射单元的方位角和俯仰角；和f_t＝βf_s分别为归一化空间频率和多普勒频率，其中β＝2vT_r/d为杂波谱的斜率，d为阵元间距，v为载机飞行速度，f_r为脉冲重复频率（PRF），T_r=1/f_r为脉冲重复时间，a_i(θ)为杂波散射单元的回波信号复幅度；每个距离环上的杂波回波为N_c个在空间上相互独立的杂波散射源响应之和yc=Σi=1Ncaic(fs,i,ft,i)---(2)]]>其中为第i个杂波散射单元的空时导向矢量，c(f_s,i)为N×1维的空间导向矢量，c(f_t,i)为M×1维时间导向矢量，即c(fs,i)=[1,exp(j2πfs,i),...,exp(j2π(N-1)fs,i)]Tc(ft,i)=[1,exp(j2πft,i),...,exp(j2π(M-1)ft,i)]T---(3)]]>相应地，杂波协方差矩阵计算如下R=E[ycycH]=Σi=1Ncξc,iciciH---(4)]]>其中ξ_c，i表示第i个杂波散射单元的方差；②确定椭圆长球波函数与杂波数据的关系椭圆长球波函数ψ_k(x),0≤k≤∞的持续时间0≤x≤X是有限的，并满足正交特性∫0Xψk(x)ψm*(x)dx=δkm---(5)]]>其中持续时间为X＝N-1+β(M-1)，根据椭圆长球波函数的性质，形如式(1)的连续函数ci(x)=ej2πfs,ix]]>表示为c(x;fs,i)≈Σk=1rcαi,kψk(x)---(6)]]>其中αi,k=∫0Xc(x;fs,i)ψk*(x)dx,]]>杂波子空间的秩为因此式(1)中看做为函数的第k个采样值，0≤x≤X；函数c_i(x)的NM个采样位置用集合Ξ，即x∈Ξ＝{n+βm}由于频率f_s.i和持续时间X都是有限的，其中-0.5≤f_s.i≤0.5，所以函数c_i(x)是时限-带限函数，将其单边带宽记为W＝0.5，时宽记为X；则第i个杂波散射单元的空时导向矢量c_i利用r_c个非均匀采样的椭圆长球波函数的线性组合表示ci=Σk=1rcαi,kuk---(7)]]>其中u_k表示椭圆长球波函数ψ_k(n+βm)构成的基向量；③基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计将式(5)带入式(4)得到基于椭圆长球波函数的杂波协方差矩阵估计Rpswf=Σi=1Ncξc,iciciH]]>(8)=Σi=1Ncξc,i(Σk=1rcαi,kuk)(Σt=1rcαi,tut)H]]>进一步计算得到Rpswf=Σk=1rcΣt=1rcΣi=1Ncξc,iαi,kαi,t*ukutH---(9)]]>=Σk=1rcΣt=1rcηk,tukutH]]>其中ηk,t=Σi=1Ncξc,iαi,kαi,t*,]]>(·)^*表示共轭运算；对向量{u_k}进行Gram-Schmidt正交化得到正交基向量{q_k}，式(9)表示为Rpswf=Σk=1rcΣt=1rcηk,tqkqtH=QΣQH---(10)]]>其中表示正交化之后基向量构成的矩阵，矩阵Σ是一个r_c×r_c维的非负正定Hermitian矩阵，矩阵中元素为步骤二、计算GIP的干扰目标检测统计量；假定训练样本集合为Ω＝{x(l)，l＝1,2,...,L}，则GIP检测统计量定义为γl=xH(l)Rpswf-1x(l)=|Rpswf-1/2x(l)|2---(11)]]>GIP检测统计量为样本数据经白化滤波器白化后的矢量内积，其均值为E(γl)=E[xH(l)Rpswf-1x(l)]]]>(12)=trace{Rpswf-1E[x(l)xH(l)]}]]>当待检测训练样本是均匀的，白化滤波器将训练样本有效白化，其GIP检测统计量的均值为确定的值，为E(γ_l)＝NM；而当待检测训练样本是非均匀的，则不能对其有效白化，那么GIP检测统计量也将明显偏离均值E(γ_l)，以此为据进行受干扰目标污染的非均匀训练样本检测；步骤三、根据设定的门限值，剔除受干扰目标影响的非均匀训练样本；对训练样本集合Ω中的每个训练样本计算其GIP检测统计量，并通过设置均匀训练样本的GIP检测统计量区间来剔除此区间以外的非均匀训练样本，该GIP检测统计量区间表示如下：γ~-Δγ≤γl≤γ~+Δγ---(13)]]>其中表示训练样本集合所有GIP检测统计量的平均值，而选择Δ_γ时必须要使得至少只有2NM个训练样本数目满足式(13)的关系。