一种基于DDMA与盲源分离的地基MIMO雷达地杂波抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113917424A(43)申请公布日2022.01.11(21)申请号202111144726.9(22)申请日2021.09.28(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人梁振楠杨发伟刘伟刘泉华曾涛龙腾(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人袁瑞霞(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于DDMA与盲源分离的地基MIMO雷达地杂波抑制方法(57)摘要本发明提出了一种基于DDMA与盲源分离的地基MIMO雷达地杂波抑制方法，能够对各个速度通道实现目标与杂波的分离，实现低空慢速目标的有效探测。采用MIMO雷达体制，发射DDMA波形，保证各收发通道间具有良好的正交性；通过脉冲多普勒处理，实现MIMO正交解调，并提取各个收发通道PD平面中目标所在速度通道，得到输入矩阵；然后采用基于矩阵联合近似对角化的盲源分离方法，利用源信号与杂波的高阶统计量特性，对各个速度通道实现目标与杂波的分离。本发明方法对地基MIMO雷达地杂波抑制效果较好，可实现地基MIMO雷达低空慢速目标的有效探测，利用实测杂波数据，验证了杂波抑制和目标检测效果，相比于传统方法，目标输出信杂噪比得到显著改善。CN113917424ACN113917424A权利要求书1/2页1.一种基于DDMA与盲源分离的地基MIMO雷达地杂波抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，初始化目标参数和杂波参数，所述目标参数包括目标距离、目标速度、目标角度和目标信噪比；所述杂波参数包括杂波中心频率、杂波谱宽、杂波入射角度和杂波杂噪比；其中，目标入射方向为阵列法向，杂波入射方向按距离段划分为若干入射方向；步骤S2，根据步骤1所设目标参数和杂波参数，得到目标发射导向矢量、杂波发射导向矢量以及DDMA初相矩阵；利用目标发射导向矢量和杂波发射导向矢量结合DDMA初相矩阵对各通道发射信号进行多普勒频率调制，生成目标发射信号矩阵St和杂波发射信号矩阵C；将杂波发射信号矩阵C与参考信号矩阵Sf在快时间维进行卷积，得到杂波回波矩阵C1；所述参考信号为已知的雷达发射信号；步骤S3，根据目标接收导向矢量构造矩阵wt，生成目标接收信号矩阵Sr＝wtSt；根据杂波接收导向矢量构造矩阵wc，生成杂波接收信号矩阵Cr＝wcC1；步骤S4，将目标与杂波在雷达接收端进行叠加合成，得到合成信号矩阵E＝Sr+Cr；步骤S5，对合成信号矩阵E进行脉冲‑多普勒处理，得到各收发通道的RD平面并提取各通道RD平面中目标所在速度通道；步骤S6，将提取的速度通道作为输入观测矩阵，采用基于四阶累积量的矩阵联合近似对角化的盲源分离方法JADE，对输入观测矩阵进行目标与杂波的分离。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括如下步骤：步骤S61，对输入矩阵计算自协方差矩阵；根据自协方差矩阵特征分解结果构造白化矩阵；步骤S62，使用白化矩阵对输入观测矩阵进行预白化，得到白化后矩阵Z(t)，Z(t)＝WX(t)，其中，W为白化矩阵，X(t)为输入观测矩阵，t表示时间；对白化后矩阵Z(t)求四阶统计量Qz(M)，其中，M为任意矩阵，对Qz(M)进行特征分解，得到酉矩阵U，进而得到分离信号为Y(t)＝UHZ(t)，上标H表示共轭转置。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述杂波发射信号矩阵的获得方式为：DDMA初相矩阵对杂波信号矩阵C0进行慢时间初相调制，得到杂波发射信号矩阵C，使得杂波发射信号位于不同的多普勒载频。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，DDMA初相矩阵对杂波信号矩阵进行慢时间初相调制的具体方式为：C＝PC0，P为根据所设参数构造的DDMA初相矩阵，C0为杂波信号矩阵。5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述杂波信号矩阵C0获得方式为：确定杂波的谱模型：式中，f为杂波频率，Pc为杂波的功率，σf为杂波频谱的标准偏差带宽，fd为杂波谱中心位置；根据功率谱与自相关函数为傅里叶变换对，求得相应自相关函数r(τ)：2CN113917424A权利要求书2/2页利用r(τ)得到杂波的协方差矩阵R，进而求得杂波信号矩阵其中，N0是高斯白噪声矩阵。6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述杂波信号矩阵C0获得方式为：确定杂波的谱模型：式中，f为杂波频率，Pc为杂波的功率，σf为杂波频谱的标准偏差带宽，fd为杂波谱中心位置；根据功率谱与自相关函数为傅里叶变换对，求得相应自相关函数r(τ)：利用r(τ)得到杂波的协方差矩阵R，进而求得杂波信号矩阵其中，N0是高斯白噪声矩阵。3CN113917424A说明书