基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法.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CN113740824A(43)申请公布日2021.12.03(21)申请号202111052655.X(22)申请日2021.09.08(71)申请人中国科学院空天信息创新研究院地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人喻忠军崔宁行坤刘亚波(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人樊晓(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G06F17/16(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图5页(54)发明名称基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法(57)摘要本公开提供一种基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，包括：根据地面杂波环境变化剧烈程度选择合适的窗口；根据所选择的窗口和当前雷达参数构建二维空域降维变换矩阵；对于每一个回波信号距离单元选取其相邻距离单元作为保护单元，在保护单元外选择多个距离单元形成回波信号样本集合；对距离单元进行逐多普勒单元杂波抑制，抑制过程中根据对应的多普勒单元构建完整的三维降维变换矩阵；使用三维降维变换矩阵对信号样本集合做降维处理得到降维后回波数据；使用降维后的回波数据构造降维杂波加噪声协方差矩阵；计算最优三维降维空时自适应处理权值，并利用该权值对降维后的回波数据做滤波处理，完成所有回波信号降维空时自适应处理。CN113740824ACN113740824A权利要求书1/2页1.一种基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，包括：操作S1：根据地面杂波环境变化剧烈程度选择合适的窗口结构；操作S2：根据所选择的窗口结构和当前雷达参数构建二维空域降维变换矩阵；操作S3：对于每一个回波信号距离单元选取其相邻距离单元作为保护单元，在保护单元外选择多个距离单元形成回波信号样本集合；操作S4：对每一个距离单元进行逐多普勒单元杂波抑制，抑制过程中根据对应的多普勒单元构建完整的三维降维变换矩阵；操作S5：使用三维降维变换矩阵对所述回波信号样本集合做降维处理，得到降维后的回波数据；操作S6：使用降维后的回波数据构造降维杂波加噪声协方差矩阵；操作S7：计算最优三维降维空时自适应处理权值，并利用该权值对降维后的回波数据做滤波处理，完成所有回波信号降维空时自适应处理。2.根据权利要求1所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，所述窗口结构包括：十字窗、十字平面窗、立体窗。3.根据权利要求1所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，所述根据地面杂波环境变化剧烈程度选择合适的窗口结构，包括：当待探测的地面场景剧烈变化时，选择需要波束较少的十字窗或十字平面窗窗口结构；当待探测的地面场景缓慢变化时，根据可分配的硬件资源大小选择十字平面窗或立体窗窗口结构；当上述两种情况均有时，采用不同窗口结构交替使用的方式。4.根据权利要求3所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，所述十字窗是将中心最强增益波束及任意两个主波束交叠区域包含在内，十字窗口的变换矩阵可表示为如下形式：其中，下标o表示该维度选取主波束所对应的角度。和分别为方位维，俯仰维和多普勒维选取的波束个数。5.根据权利要求4所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，所述十字平面窗除了包含所述十字窗包含的区域外，还包含各维度单主波束所照射的区域，十字平面窗窗口的变换矩阵如下：其中so，(·)，(·)，s(·)，o，(·)和s(·)，(·)o，分别为主波束在方位维，俯仰维和多普勒时所对应的三维空时导向矢量。6.根据权利要求3所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，所述立体窗包含主波束局部邻域内所有空间波束，其窗口变换矩阵可写为：7.根据权利要求1所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，通2CN113740824A权利要求书2/2页过变换矩阵将其从全空间域缩小至局部区域进行降维处理得到降维后的数据：其中，其中Sn，m，k代表第n个方位角度，第m个俯仰角度和第k个多普勒频率各自所对应的导向矢量，Na，Me和Kd代表所选取的空间方位波束，俯仰波束和多普勒波束的数量，x为雷达接收回波的空时快拍矢量。8.根据权利要求1所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，降维杂波加噪声协方差矩阵表示为：H其中(·)代表共轭转置操作；L为信号样本的数量，xl为第l个距离门对应的回波数据。9.根据权利要求8所述的基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理方法，三维空时自适应权值为：其中(·)‑1表示矩阵求逆操作，为降维后的目标三维空时导向矢量，s是降维前目标三维空时导向矢量。3CN113740824A说明书1/9页基于波束先验的三维组合波束降维空时自适应处理