[发明专利]机载MIMO雷达非自适应空时杂波块滤波方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，主要涉及空时杂波块对消器（STCBC），具体是一种机载MIMO雷达非自适应空时杂波块滤波方法，可应用于常规空时级联处理方法及传统自适应方法之前对杂波进行空时两维对消，能有效的降低杂波自由度和幅度，不仅适用于正侧视MIMO雷达，还适用于非正侧视MIMO雷达，具有良好的杂波滤波性能。

背景技术

机载MIMO雷达作为传统机载雷达的发展，通过利用发射波形分集激发目标的空间分集特性并分布式接收，可以获得杂波抑制、参数估计，抗干扰等能力的大幅提升。而且由于可用自由度的大幅度提高，MIMO-STAP技术在近几年也得到了快速的发展。如FA法是先采用一组具有高带外衰减的多普勒滤波器对MIMO雷达各接收阵元的输出进行滤波，然后使用空域Capon波束形成对相同多普勒通道的输出进行自适应处理；EFA法是在主杂波区附近联合m（m通常取奇数3、5等）个多普勒通道进行自适应处理。虽然这些方法同样适用于机载MIMO雷达，但是由于发射波形分集的缘故，机载MIMO雷达STAP将传统的空域-时域二维处理扩展到发射-接收-时域三维空面，数据维数的急剧增加将导致运算量和杂波协方差矩阵估计所需样本过大。传统的降维技术虽然能缓解这一问题，但实际雷达系统中，杂波环境快速变化，即使是降维技术也难以获得理想的效果。起源于20世纪60年代的机载雷达的运动补偿和杂波抑制，如时间平均杂波相干机载雷达(time average clutter coherent airborne radar,TACCAR)和相位中心偏置天线(displaced phase center antenna,DPCA)技术虽然发展成熟，设备简单，可以获得较稳定的主杂波对消比，但是它们只对消了主杂波波束内的杂波，对旁瓣杂波无明显抑制，而且应用条件有限。

发明内容

本发明目的在于克服上述已有技术中存在对旁瓣对消性能差以及应用条件有限的缺陷，提供一种降低杂波自由度且应用范围广的机载MIMO雷达非自适应空时杂波块滤波方法。

本发明是一种机载MIMO雷达非自适应空时杂波块滤波方法，本发明的杂波块滤波过程主要包括如下步骤：

步骤1.构建机载MIMO雷达杂波模型，雷达天线接收地面反射的杂波，设定雷达天线在一个相干处理时间间隔内发射K个脉冲时，第l个距离环内的杂波数据X(l,k)经匹配滤波处理后的KMN×1维杂波数据矢量为x_c(l)。

步骤2.记录杂波块对消滤波所需的第一杂波块和第二杂波块，第一杂波块即第m个发射阵元发射的后K-1个脉冲被前N-1个接收阵元接收的杂波数据矢量x_{m(2:K)(1:N-1)}(l)，第二杂波块即第m个发射阵元发射的前K-1个脉冲被后N-1个接收阵元接收的杂波数据矢量x_{m(1:K-1)(2:N)}(l)。

步骤3.计算杂波块对消滤波后的残余数据矢量，根据步骤2中的两个杂波块数据矢量x_{m(2:K)(1:N-1)}(l)和x_{m(1:K-1)(2:N)}(l)，计算该两数据矢量对消后的残余数据矢量Δx(l)，即：

Δx(l)＝Tx_{m(1:K-1)(2:N)}(l)-x_{m(2:K)(1:N-1)}(l)，

其中T为非自适应空时杂波块滤波器的系数矩阵。

步骤4.计算杂波块滤波器的系数矩阵T，将第一杂波块与第二杂波块进行对消滤波，得到残余向量，通过最小化残余向量Δx(l)的F-范数，得到非自适应空时杂波块滤波器的系数矩阵T。

步骤5.实时杂波抑制，利用步骤4得到的系数矩阵T对雷达天线接收的杂波进行实时杂波块对消滤波，使接收的杂波输出功率最小，使目标信号的能量尽可能保持恒定，完成杂波的抑制。

本发明针对机载MIMO雷达杂波的空时分布特性，提出了一种机载MIMO雷达非自适应空时杂波块滤波方法，在本发明中，完全由机载MIMO雷达运动平台参数确定的空时杂波块对消器（STCBC）来对杂波进行抑制。在此杂波消除的基础上，后续STAP方法的动目标检测能力得到加强。本发明不仅适用于正侧视雷达，还适用于非正侧视雷达。

本发明的实现还在于：构建机载MIMO雷达天线在一个相干处理时间间隔内发射的第K个脉冲，第l个距离环内的KMN×1维杂波加噪声数据矢量，包括如下内容：