基于辅助通道的机载预警雷达杂波抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达杂波抑制技术领域，特别涉及一种基于辅助通道的机载预警雷达 杂波抑制方法，适用于解决非均匀杂波环境中机载预警雷达杂波抑制性能的下降问题，改 善其杂波抑制性能。
【背景技术】
[0002] 机载预警雷达以其可以灵活、快速地部署在所需要的地方而受到广泛重视，其主 要任务是在杂波背景中探测目标，并对探测到的目标进行定位跟踪，而对杂波进行有效抑 制是提高机载预警雷达工作性能的核心。因此，定位跟踪探测到的目标前，首先需要抑制杂 波背景中存在的杂波或干扰。如果机载预警雷达下视照射在比较平坦的低散射区域时，产 生的杂波或干扰会很弱，使用常规方法处理即可。但是，由于机载预警雷达的运动而生成 的杂波谱在多普勒频域的主瓣展宽和旁瓣杂波扩散，使得呈现出很强的空时耦合特性，因 此需要采用空时自适应信号处理（STAP)技术来抑制产生的杂波或干扰。空时自适应处理 (STAP)技术能够充分利用空域信息和时域信息，并能够有效抑制杂波，但是在多数情况下 几乎无法获得足够多的独立同分布（independent and identically distributed，IID)训 练样本来估计空时协方差矩阵。即使获得足够多的独立同分布训练样本数，对于高阶矩阵 求逆的运算也存在计算量和精度方面难以实现的困难。
[0003] 在八十年代，德国的R. Klemm博士对空时自适应信号处理（STAP)技术进行了开拓 性的理论研究，他通过对杂波特性进行深入细致的分析，发现空时协方差矩阵的大特征值 的个数不超过N+M-1个，其中N为机载预警雷达的阵元数，M为机载预警雷达在一个相干处 理间隔内发射的脉冲数，说明用于抑制杂波的全空时自适应信号处理（STAP)的确存在降 维处理的可能，在此基础上，他提出了辅助通道法（Auxiliary Channel Receiver-ACR)，降 维处理后的维数由匪到N+M-1。研究表明该种降维处理在性能上接近最优的全空时处理效 果，但在实际应用中也存在如下两个问题：第一，降维处理在性能上接近最优的全空时处理 效果是在无幅相误差的情况下得到的，如果考虑空域误差，机载预警雷达产生的杂波谱会 沿空域方向扩展，使得其杂波维数明显增大，处理性能明显下降；第二，在机载预警雷达的 阵元数N比较大时，所需的处理器维数也是比较大的。因此，辅助通道法在实际应用中仍需 要进一步优化或改进，从而使得杂波抑制性能得到改善。
【发明内容】
[0004] 针对以上现有技术存在的问题，本发明的目的在于提出一种基于辅助通道的机载 预警雷达杂波抑制方法，该方法能够解决传统辅助通道法对空域误差的容忍性差和阵元数 较多时难以应用的问题，并通过提高杂波脊的利用率进行降维处理，从而减少所需的独立 同分布训练样本数，同时亦能在杂波脊处形成凹口，提高杂波抑制效果。
[0005] 为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
[0006] -种基于辅助通道的机载预警雷达杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 步骤1，获取机载预警雷达接收到的三维回波数据Xnxm^并据此得到机载预警雷 达接收到的三维回波数据XNXM>a形成的杂波脊和机载预警雷达发射的主波束空域频率0 s， 然后将机载预警雷达接收到的三维回波数据XNXM>a按列的方式重新排列，得到机载预警雷 达接收到的二维回波数据Xnmx^其中，N为机载预警雷达的阵元个数，M为机载预警雷达在 一个相干处理间隔内发射的脉冲数，L为机载预警雷达接收到的三维回波数据Xnxmxl的距 离门个数；
[0008] 步骤2,根据机载预警雷达接收到的三维回波数据Xnxmxl形成的杂波脊，分别获取 num个辅助通道和num个搜索通道，进而分别得到由num个辅助通道各自对应的空域频率构 成的空域频率向量9、由num个辅助通道各自对应的时域频率构成的时域频率向量极，以 及num个搜索通道各自对应的时域导向矢量，然后计算得到num个辅助通道对应的降维矩 阵Tb;
[0009] 步骤3,根据机载预警雷达发射的主波束空域频率0 s，计算得到机载预警雷达发 射的主波束空域导向矢量Gs，再根据num个搜索通道各自对应的时域导向矢量，任取第k个 搜索通道的时域导向矢量Fk，然后根据机载预警雷达发射的主波束空域导向矢量Gs和第k 个搜索通道的时域导向矢量Fk，计算得到第k个搜索通道对应的搜索通道列向量Sk，进而得 至IJnum个搜索通道对应的搜索通道矩阵S;其中，kG{1，2, 一numl;
[0010] 步骤4,根据num个搜索通道对应的搜索通道矩阵S和num个辅助通道对应的降维 矩阵Tb，计算得到num_sXnum_t个辅助通道对应的优化降维矩阵I.进而计算得到基于辅 助通道的变换矩阵T;其中，kG{1，2, "mml，num_s为所述优化降维矩阵_$包含的空间频 率个数，num_t为所述优化降维矩阵包含的多普勒频率个数，num_sXnum_t〈〈num;
[0011] 步骤5,根据基于辅助通道的变换矩阵T，对机载预警雷达接收到的二维回波数据 XnmxJPnum个搜索通道对应的搜索通道矩阵S分别进行降维处理，分别得到降维后的回波 数据心和降维后的搜索通道导向矢量ST;
[0012] 步骤6,根据降维后的回波数据Xt和降维后的搜索通道导向矢量57，计算得到降维 后的滤波权矢量；
[0013] 步骤7,根据降维后的滤波权矢量Wt，对降维后的回波数据Xt进行杂波抑制处理， 得到距离多普勒图。
[0014] 与现有技术相比，本发明的优点和改进在于：
[0015] 第一，本发明利用杂波脊信息，对不同的搜索通道能够形成不同的降维矩阵，并通 过与搜索通道具有相同多普勒频率的、沿杂波脊构成的部分辅助通道对消搜索通道的杂波 分量，有效的改善了原始辅助通道算法对空域误差容忍性差的不足，提高实际应用。
[0016] 第二，本发明利用基于辅助通道法的降维转换矩阵，对机载预警雷达接收的回波 数据进行多普勒滤波处理的同时，也进行降维处理，有效改善了原始辅助通道算法由于可 用独立同分布训练样本数不足而引起的杂波协方差矩阵估计不准确的问题，以及机载预警 雷达的自由度大而造成的计算量过大和设备成本增加的问题，从而能够降低估计协方差矩 阵所需要的样本数，使得本发明能够在训练样本数不足的同时，也不会降低杂波抑制性能。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0018] 图1为本发明的一种基于辅助通道的机载预警雷达杂波抑制方法的流程示意图；
[0019] 图2(a)为使用脉冲多普勒（PD)算法处理后得到的距离多普勒图，
[0020] 图2(b)为使用原始辅助通道法（ACR)处理后得到的距离多普勒图；
[0021] 图3为使用本发明方法处理后得到的距离多普勒图；
[0022] 图4(a)为使用本发明方法得到的全局二维响应图，
[0023] 图4(b)为使用本发明方法得到的局部放大二维响应图；
[0024] 图5为分别使用脉冲多普勒（PD)算法、原始辅助通道法（ACR)和本发明方法处理 后得到的杂波剩余功率对比图。
【具体实施方式】
[0025] 参照图1，为本发明的一种基于辅助通道的机载预警雷达杂波抑制方法的流程示 意图，该种基于辅助通道的机载预警雷达杂波抑制方法，包括以下步骤：
[0026] 步骤1，获取机载预警雷达接收到的三维回波数据XNXM>^，并据此得到机载预警雷 达接收到的三维回波数据XNXM>a形成的杂波脊和机载预警雷达发射的主波束空域频率0 s， 然后将机载预警雷达接收到的三维回波数据XNXM>a按列的方式重新排列，得到机载预警雷 达接收到的二维回波数据Xnmx^其中，N为机载预警雷达的阵元个数，M为机载预警雷达在 一个相干处理间隔内发射的脉冲数，L为机载预警雷达接收到的三维回波数据Xnxmxl的距 离门个数。
[0027] 具体地，机载预警雷达选取正侧阵机载预警雷达，正侧阵机载预警雷达天线包括N 个阵元，所述N个阵元接收地面散射体反射的三维回波数据XNXM>^，作为获取机载预警雷达 接收到的三维回波数据Xnxmx^其中，N为机载预警雷达的阵元个数，M为机载预警雷达在一