机载双基地mimo雷达杂波模型建模方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达技术领域，具体涉及机载双基地雷达对于地面杂波的抑制。
【背景技术】
[0002] 多输入多输出（MMO)雷达是近年来提出的一种新体制雷达，由于使用了多个相 互正交的发射波形同时探测目标，引入了远多于阵元数目的等效观测通道和信号处理自由 度，从而在目标检测、参数估计和目标成像等环节上，相对于传统雷达获得了显著的增益， 极大地提高了雷达的总体性能。
[0003] 机载双基地雷达系统是指发射站系统和接收站系统分别置于两个不同位置的机 载平台上对地面目标进行探测的系统结构。在传统机载双基地雷达系统的构型下，发射站 系统发射完全相关的信号，在接收站系统端仅可获取地面回波多普勒频率及接收空间角频 率；由于接收站系统和发射站系统不再位于同一个位置，双基地雷达双基距离和的等距离 门在地面上呈现为非标准的椭圆形状，同一距离门地面回波的多普勒频率与接收空间角频 率存在复杂的非线性关系，且随着距离的变化该映射关系随之发生变化，即传统机载双基 地雷达杂波距离依赖性强，从而使地面杂波变得难以抑制，影响雷达的目标检测性能。
[0004] 在文献："空时自适应信号处理[M]，王永良，彭应宁，淸华大学出版社， 2000"，文献："ASTAPoverview，Melvin,W.L.IEEEAerospaceandElectronic SystemsMagazine，vol.l9，no.l，pp. 19 - 35,2004"，以及文献："Spacetimeadaptive processingformovingtargetdetectionandimaginginbistaticSAR,Vu,V.T. ,T. K.Sjogren,etal. ,inGeoscienceandRemoteSensingSymposium(IGARSS)，2011IEEE International,pp. 2829 - 2832, 2011"中，均对传统机载双基地雷达的距离强依赖性进行 了分析，并指出空时自适应处理（STAP)杂波抑制技术要求可以比较准确地构建出地面杂 波的协方差矩阵，而用于估计杂波协方差矩阵的杂波训练距离样本需要满足广义平稳且独 立同分布条件（I.I.D.)，而在传统双基地机载雷达系统下，由于杂波具有严重的距离依赖 特性，将不满足上述的I.D.D，无法构造出准确的杂波协方差矩阵，从而严重影响STAP的杂 波抑制性能，使雷达的目标检测性能降低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提出一种机载双基地MMO雷达 杂波模型建模方法，以克服传统机载双基雷达杂波距离依赖性强、杂波难以抑制的问题。
[0006] 为了方便描述本发明的内容，首先对以下术语进行解释：
[0007] 术语1:机载双基地MMO雷达
[0008] 机载双基地MMO雷达是指发射站系统和接收站系统分置于不同的机载平台上， 发射站系统和接收站系统均包含多个通道，且发射站系统各通道间发射的信号为相互正交 的发射波形，接收站系统每个通道均同时接收发射站系统发射的正交波形。
[0009] 术语2:杂波的距离依赖性
[0010] 由于接收系统和发射系统不再位于同一个位置，双基地雷达双基距离和的等距离 门在地面上呈现为非标准的椭圆形状，同一距离门地面回波的多普勒频率与接收空间角频 率存在复杂的非线性关系，且随着距离的变化该映射关系随之发生变化。
[0011] 本发明的技术方案为：一种机载双基地MIMO雷达杂波模型建模方法，具体包括如 下步骤：
[0012] 步骤一：建立机载双基地MMO雷达空间几何结构，并完成参数初始化；
[0013] 在直角坐标系中，0为坐标原点，设P(x，y，0)为地面目标，其中，X为该地面目标的 X轴坐标，y为该地面目标的Y轴坐标；发射站的位置坐标为（xT,yT,Ht)，其中，xTS发射站 的X轴坐标，yT为发射站的Y轴坐标，HT为发射站的Z轴坐标；接收站的坐标为（XK,yK,Hk)， 其中，xK为接收站的X轴坐标，yK为接收站的Y轴坐标，HK为接收站的Z轴坐标；发射站的 飞行速度为vT，飞行方向与X轴的夹角为0T，与目标P(x，y，0)视线方向的夹角为（i>Tp;接 收站的飞行速度为vK，飞行方向与X轴的夹角为，与目标P(x，y，0)视线方向的夹角为 ^Rp;
[0014] 步骤二：获取机载双基地MMO雷达到地面目标P(x，y，0)等于设定的双基距离和 的目标坐标x，y的值，即求解如下非标准椭圆方程：
【主权项】
1. 一种机载双基地ΜΙΜΟ雷达杂波模型建模方法，具体包括如下步骤： 步骤一：建立机载双基地MMO雷达空间几何结构，并完成参数初始化； 在直角坐标系中，0为坐标原点，设P (X，y，0)为地面目标，其中，X为该地面目标的X轴 坐标，y为该地面目标的Y轴坐标；发射站的位置坐标为（xT，yT，Ητ)，其中，χ τ为发射站的X 轴坐标，yT为发射站的Y轴坐标，Ht为发射站的Z轴坐标；接收站的坐标为（XK, yK, Hk)，其中， xR为接收站的X轴坐标，y R为接收站的Y轴坐标，H κ为接收站的Z轴坐标；发射站的飞行速 度为ντ，飞行方向与X轴的夹角为β τ，与目标P(x，y，〇)视线方向的夹角为ΦΤρ;接收站的 飞行速度为，飞行方向与X轴的夹角为，与目标P(x，y，〇)视线方向的夹角为Φ Κρ; 步骤二：获取机载双基地ΜΙΜΟ雷达到地面目标P (X，y，0)等于设定的双基距离和的目 标坐标X，y的值，即求解如下非标准椭圆方程：
其中，&为设定的双基距离和； 步骤三：获取接收站地面回波表达式， 设机载双基地MIMO雷达发射站系统具有M个发射通道，接收站系统具有N个接收通 道，则接收站第η个接收通道接收到的第k个脉冲回波信号可表示为：
其中，T为脉冲重复周期，τ为距离向快时间变量，％为双基距离和所引起的延迟时 间，Ν。为同一距离单元内的杂波块数，a ρ为杂波的幅度信息，u m( ·)为第m个发射通道的发 射波形，εΤπ为发射通道间的误差，ε Jin为接收通道间的误差，fTp为发射空间角频率，fKp为 接收空间角频率，f Dp为接收回波多普勒频率，n n( ·)为白噪声。 步骤四：获取发射站飞行方向与目标视线方向夹角Φτρ、与X轴夹角βτ及目标 P(x，y，〇)坐标之间的关系，表示为：
获取接收站飞行方向与目标视线方向夹角Φκρ、与X轴夹角及目标P(x，y，〇)坐标 之间的关系，表不为：
步骤五：获取接收站回波多普勒频率fDp、发射空间角频率fTp和接收空间角频率f Kp，分 别表示为：
其中，λ为波长，f;为脉冲重复频率，dT为发射站通道之间的间距，dK为接收站阵列间 距； 步骤六：导出回波多普勒频率fDP、发射空间角频率fTP及接收空间角频率fKP之间的定 量关系，表示为：
【专利摘要】本发明公开了一种机载双基地MIMO雷达杂波模型建模方法，具体利用MIMO雷达的多发多收模式，建立机载双基地MIMO雷达回波的多普勒频率、发射空间角频率及接收空间频率的表达式，并导出多普勒频域与发射空间频率、接收空间频率之间的线性关系，将杂波谱分布拓展到三维空间，双基地MIMO雷达的杂波谱分布在三维空间内的某个平面上，且该杂波谱平面不随着双基距离和的变化而变化，从而去除了机载雷达杂波的距离依赖性，有效解决了传统机载双基地雷达杂波距离依赖性强、杂波难以抑制的问题。
【IPC分类】G01S7-02
【公开号】CN104678361
【申请号】CN201510054851
【发明人】李中余, 武俊杰, 黄钰林, 刘竹天, 孙志超, 杨建宇
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年2月3日