基于发射空时权优化及KA‑STAP的机载雷达杂波抑制方法.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CN107255797A(43)申请公布日2017.10.17(21)申请号201710498403.7(22)申请日2017.06.27(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人李军卢燕张圣鹋王晓明蒋雨宏倪平(74)专利代理机构电子科技大学专利中心51203代理人甘茂(51)Int.Cl.G01S7/28(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图4页(54)发明名称基于发射空时权优化及KA-STAP的机载雷达杂波抑制方法(57)摘要本发明属于机载阵列雷达杂波抑制领域，提供基于发射空时权优化及KA-STAP的机载雷达杂波抑制方法；本发明在传统KA-STAP的基础上，充分利用雷达发射端可用自由度，依据阵列结构和杂波先验信息，设计发射空时权矢量抑制主瓣副瓣杂波，在降低接收杂波峰值能量的同时保留了较完整的杂波信息估计先验协方差矩阵，最终通过用构造得到的先验协方差矩阵加载估计协方差矩阵，计算得到接收STAP滤波器空时最优权。本发明与“常规发射+KA-STAP”方法相比，引入了发射自由度，降低了回波中的杂波峰值能量，大大减小了接收信号的动态范围；同时与“发射空时权优化”方法相比，回波中保留了一定的杂波信息，有利于在接收端通过KA-STAP更为有效地抑制杂波。CN107255797ACN107255797A权利要求书1/3页1.基于发射空时权优化及KA-STAP的机载雷达杂波抑制方法，包括以下步骤：步骤a.根据目标通道及杂波先验信息，构造与目标处于同一方位的主瓣区杂波协方差矩阵RI以及与目标具有相同多普勒频率的副瓣区杂波协方差矩阵RII，将两者相加，进一步得到主瓣杂波与副瓣杂波协方差矩阵之和RI,II；步骤b.根据得到的主瓣杂波与副瓣杂波协方差矩阵和RI,II以及目标空时导向矢量a(θt,ft)，计算发射空时二维权矢量wt；步骤c.接收雷达回波后，依据训练样本采用最大似然估计方法得到估计协方差矩阵步骤d.利用估计协方差矩阵和扩展GCM模型，估计得到回波中杂波能量系数和杂波最优频谱展宽系数Δopt，构造发射空时加权后的杂波先验协方差矩阵e.利用杂波先验协方差矩阵和加载训练样本估计协方差矩阵加权求和得到总的协方差矩阵Rc，根据发射空时加权后接收端STAP模型，计算最优权矢量wopt。2.按权利要求1所述基于发射空时权优化及KA-STAP的机载雷达杂波抑制方法，其特征在于，步骤a具体包括：对于每个确定目标对应的主瓣杂波(Ⅰ区)构造杂波协方差矩阵：副瓣杂波(Ⅱ区)构造杂波协方差矩阵：其中，为第p个杂波块的空时导向矢量，aT(θp)为杂波空间导向矢量，aD(fp)为杂波多普勒导向矢量，表示Kronecker积；θp、fp分别为归一化空间频率、归一化多普勒频率；αp为第p个杂波块的复幅度；Tp(Δ)为第p个杂波块的锥化矩阵，表示Hadamard积；ΩI和ΩII分别表示主瓣杂波和副瓣杂波对应的杂波块以及其相邻保护单元杂波块的集合，相邻保护单元杂波块选3至5块；(·)H表示共轭转置运算；将主瓣杂波(Ⅰ区)与副瓣杂波(Ⅱ区)协方差矩阵相加得到总的协方差矩阵为：2RI,II＝RI+RII+σIML2ML×ML其中，σ为噪声功率；IML∈C为单位阵，M为阵列阵元数、L为一个相干处理间隔内脉冲数。3.按权利要求1所述基于发射空时权优化及KA-STAP的机载雷达杂波抑制方法，其特征在于，步骤b中，根据主瓣杂波与副瓣杂波协方差矩阵和以及目标空时导向矢量，计算发射空时二维权矢量wt：其中，为目标空时导向矢量，aT(θt)为目标空间导向矢量，aD(ft)为目标多普勒导向矢量。4.按权利要求1所述基于发射空时权优化及KA-STAP的机载雷达杂波抑制方法，其特征2CN107255797A权利要求书2/3页在于，步骤c中，采用最大似然估计方法得到估计协方差矩阵为：其中，xk属于训练样本集合K为训练样本总数。5.按权利要求1所述基于发射空时权优化及KA-STAP的机载雷达杂波抑制方法，其特征在于，步骤d具体包括：估计杂波能量系数为：其中，P0和PI分别为估计协方差矩阵基准杂波协方差R0和单位阵IML对应的信号匹配谱，vec(·)表示矩阵向量化运算；估计杂波最优频谱展宽系数Δopt时，通过预白化方法将优化问题表示为：ML×ML其中，IML∈C为单位阵，||·||F为矩阵的Frobenius范数，为预白化后数据矢量：其中，xk属于训练样本集合K为训练样本总数；Δ为杂波频谱展宽系数；通过一维搜索的方法得到杂波最优频谱展宽系数Δopt；最终得到杂波先验协方差矩阵为：其中，Nc表示一个杂波距离环划分的杂波块个数；a(θp,fp)为第p个杂波块的空时导向矢