基于稀疏谱恢复的机载三维异构阵杂波抑制方法.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CN112800497A(43)申请公布日2021.05.14(21)申请号202011583253.8G01S7/41(2006.01)(22)申请日2020.12.28(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市雁塔区太白南路2号(72)发明人梁毅殷志文吴建新王文杰(74)专利代理机构西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙)61218代理人惠文轩(51)Int.Cl.G06F30/10(2020.01)G06F30/27(2020.01)G06F17/16(2006.01)G06F17/11(2006.01)G01S7/02(2006.01)权利要求书4页说明书8页附图6页(54)发明名称基于稀疏谱恢复的机载三维异构阵杂波抑制方法(57)摘要本发明公开了一种基于稀疏谱恢复的机载三维异构阵杂波抑制方法，包括步骤：建立机载三维异构阵的几何模型，并获取机载三维异构阵接收的杂波模型；建立对应的完备字典矩阵；通过压缩感知算法进行杂波谱恢复，再引入联合稀疏模型，对恢复的杂波空时谱进行优化；通过协方差矩阵和杂波分布特性间的等价关系，估计协方差矩阵，进而构造相应的自适应滤波器。本发明将稀疏恢复模型引入到机载三维异构阵的杂波抑制，在正确构建压缩感知模型后，稀疏恢复的过程则是单纯的角度、多普勒求解问题，并不会受到杂波的空变影响，十分契合机载三维异构阵的杂波抑制。CN112800497ACN112800497A权利要求书1/4页1.基于稀疏谱恢复的机载三维异构阵杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，建立机载三维异构阵的几何模型，并获取机载三维异构阵接收的杂波模型；步骤2，根据机载三维异构阵接收的杂波模型，建立对应的完备字典矩阵；通过压缩感知算法进行杂波谱恢复，得到对应的杂波空时谱；再引入联合稀疏模型，对恢复的杂波空时谱进行优化，得到对应的优化后的高分辨杂波空时谱；步骤3，在获得优化后的高分辨杂波空时谱的基础上，通过协方差矩阵和杂波分布特性间的等价关系，估计协方差矩阵，进而构造相应的自适应滤波器，对机载三维异构阵接收的杂波进行有效抑制。2.根据权利要求1所述的一种基于稀疏谱恢复的机载三维异构阵杂波抑制方法，其特征在于，所述机载三维异构阵的几何模型包括机头共形阵、机身圆柱共形阵、两侧机翼共形阵和机身圆台共形阵中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的基于稀疏谱恢复的机载三维异构阵杂波抑制方法，其特征在于，所述建立机载三维异构阵的几何模型，具体为：首先，以圆柱‑圆锥阵为例进行杂波建模，以圆柱阵第1个圆环阵的中心点的正下方地面点为参考点即坐标原点，以载机飞行方向为y轴正方向，y轴正方向顺时针转90°为x轴正方向，竖直向上为z轴正方向，建立空间直角坐标系；其次，载机速度矢量为v，飞行高度为H；圆柱阵部分：由M1个等半径的圆环阵组成，每个圆环阵由关于圆心对称的N1个天线阵元组成，阵元间距为d。M1个圆环阵彼此平行，间距也为d，且共同垂直于y轴；每个圆环阵半径为r；圆锥阵部分：由M2个半径按比例降低的圆环阵组成，圆锥顶部为单点阵，圆锥底层半径与圆柱底层半径相同，阵元数相等；以底层为第一层，依次排序，则圆锥阵的第m层圆环阵上的阵元个数为Nm；则圆柱阵上第m1层阵列环上第n1个阵元的空间坐标为：以圆环阵上Z轴正向上的阵元为第1个阵元，阵元序号为逆时针排序，则圆柱阵对应的阵元位置的坐标为：相应的圆锥阵的第m2层阵列环上第n2个阵元位置空间坐标为：其中，2CN112800497A权利要求书2/4页则整个机载三维异构阵的位置坐标矢量为：其中，Ntotal为圆柱‑圆锥阵的阵元总数。4.根据权利要求1所述的基于稀疏谱恢复的机载三维异构阵杂波抑制方法，其特征在于，所述获取机载三维异构阵接收的杂波模型，具体为：将第l个距离环按方位均匀划分为Nc个杂波单元，并且第l个距离环上第c个杂波单元在整个球面坐标系中对应的方位角和俯仰角分别记为φ和θ；第c个杂波散射单元在空间的单位坐标矢量为对应的阵列波数矢量写为：其中，为电磁波的波数，λ表示波长；那么第mtotal个阵元相对于参考点的相位差为：其中，表示整个机载三维异构阵的位置坐标矢量p的第mtotal列，上标T表示矩阵的转置；则对应的空域导向矢量为：同时，定义多普勒导向矢量以描述由于平台自身运动和目标运动所造成的不同脉冲间的相位变化；位于角度(φ，θ)方向的地面静止散射点，其对应的多普勒导引矢量定义为：其中，T为脉冲重复间隔，P为脉冲数，fd为杂波的归一化多普勒频率，表示为：其中，为平台飞行速度，由于平台沿y轴正向飞行，所以3CN112800497A权利要求书3/4页那么，第l个距离门内第c个杂波散射单元对应的空时导向矢量写为：其中，为K