一种脉冲多普勒雷达体制下副瓣快速抑制方法.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CN110865344A(43)申请公布日2020.03.06(21)申请号201911159722.0H03H17/02(2006.01)(22)申请日2019.11.22(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)发明人田静张彪吴嗣亮崔嵬宁晨王烽宇孔梓丞(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人李微微(51)Int.Cl.G01S7/36(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01S7/02(2006.01)H03H21/00(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图1页(54)发明名称一种脉冲多普勒雷达体制下副瓣快速抑制方法(57)摘要本发明公开了一种脉冲多普勒雷达体制下副瓣快速抑制方法，用以解决雷达距离-多普勒成像过程中存在的高副瓣问题，从而获得精确的参数估计，得到较为理想的成像效果；本发明为了解决脉冲多普勒雷达中二维匹配滤波后距离-多普勒的高副瓣问题，提出了一种基于二维匹配滤波结果的快速副瓣抑制方法，该方法通过对二维匹配滤波结果添加处理窗并利用基于最小二乘的迭代自适应方法实现副瓣抑制，能够以较低的计算量实现副瓣抑制，提高多目标场景下目标的参数估计精度和成像质量；由于采用加窗处理，对协方差矩阵进行了降维处理，可以降低计算复杂度，并且利用矩阵之间的结构关系，进一步减少计算量。CN110865344ACN110865344A权利要求书1/4页1.一种脉冲多普勒雷达体制下副瓣抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、建立运动目标回波信号模型，对接收的信号进行二维匹配滤波，具体方法如下：假设脉冲雷达发射M个波形相同的相参脉冲，并且脉冲长度为N；发射脉冲的快时间采T样矢量表示为s＝[s0s1…sN-1]；令ym代表第m个脉冲的回波信号，对于感兴趣的距离单元l＝0，1，2，…，L-1，第m个脉冲对应的回波信号在第l个距离单元的N个连续采样表示为：Tym(l)＝[ym(l)ym(l+1)…ym(l+N-1)](1)其中：x(l，k)＝[x(l，k)x(l-1，k)…x(l-N+1，k)]T为对应第k个径向速度的连续N个距离向采样，x(l，k)代表在第l个距离单元，第k个多普勒单元的目标后向散射系数；ωk为第k个径向速度对应的多普勒频率，令Trωk＝θk，假设2π(k-K/2)/K-π/K≤θk＜2π(k-K/2)/K+π/K，其中K为多普勒单元数目，k＝0，1，…，K-1；nm(l)为加性噪声，考虑脉内多普勒，其中Tr、Ts分别为脉冲重复间隔和采样间隔；由此将式(1)写为：T其中nm(l)＝[nm(l)nm(l+1)…nm(l+N-1)]，Jn为N×N的移位矩阵且满足：当n＞N-1时，对应的M个脉冲回波的第l个距离像的连续N个快时间采样为：Y(l)＝[y0(l)y1(l)…yM-1(l)](5)对Y(l)做二维匹配滤波，可得到匹配滤波后的目标估计结果其中q＝0，1，…，K-1，N(l)＝[n0(l)n1(l)…nM-12CN110865344A权利要求书2/4页(l)]；将式(6)分解为：步骤2、对二维匹配滤波结果添加处理窗，利用自适应方法抑制距离维副瓣，具体方法如下：对二维匹配滤波结果添加处理窗，定义大小为kr×1的滤波矢量其中kr1，kr2分别为匹配滤波结果前后的距离维点数，并且有kr＝kr1+kr2+1；定义的干扰协方差矩阵为：其中：构造加权最小二乘的代价函数：3CN110865344A权利要求书3/4页其中关于x(l，q)求取式(12)的最小值，得：根据式(10)和式(11)，利用矩阵求逆引理，得到：将式(14)带入式(13)得到估计结果：步骤3、对步骤2进行迭代运算，抑制距离维干扰，获得目标估计结果具体方法如下：在第一次迭代时，利用匹配滤波结果初始化干扰协方差矩阵，按照公式10)至(15)的计算得到第一次迭代得到x(l，q)的估计结果基于第一次迭代的估计结果，再顺次执行公式(10)至(15)的计算，得到第二次迭代的估计结果进入下一次迭代；以此类推，直到满足迭代终止条件，输出最后一次迭代的估计结果即为距离维滤波结果；步骤4、抑制多普勒维副瓣，具体方法如下：将步骤3得到的估计结果作为多普勒维抑制的初始输入，并写成对添加多普勒维处理窗，定义大小为kd×1的滤波矢量其中：4CN110865344A权利要求书4/4页kd1，kd2分别为距离维滤波结果前后的多普勒维点数，并且有kd＝kd1+kd2+1，为加性噪声矢量，忽略不计；定义干扰协方差矩阵为：得到多普勒维副瓣抑制后的结果：步骤5、利用迭代的方式重复步骤4获得最终估计结果，具体为：在第一次迭代时，将作为式(18)中x(l，k)的初始值，来