[发明专利]基于MIMO的双基地雷达地面动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及多输入多输出MIMO和双基地雷达地面动目标检测，可以用于双基地地面动目标检测雷达消除地面杂波，分离待检测目标信号。

背景技术

在现代战争中，雷达已经成为必备的军事装置，许多雷达的高新技术就是为了满足某种军事应用而发展起来的，其中地面动目标检测就是雷达的一个重要应用。对于机载或星载雷达来说，由于雷达处于下视工作状态，回波中不可避免的包含了大量强的地杂波信号，且杂波分布范围广、强度大，不同方向的地杂波相对于载机的速度各异；同时由于雷达平台运动使得杂波谱大大扩展，致使目标常常淹没在杂波中，雷达的检测性能受到严重影响。因此，必须滤除或抑制地杂波，提高雷达的检测性能。

目前针对地面动目标检测的方法主要是空时自适应处理。该方法最早由Brennan等人在1973年提出，其基本思想是在高斯杂波背景加确知信号的模型下，根据某一最佳准则，通过对空时二维数据进行自适应处理，有效地分离杂波与目标信号，达到最佳输出信噪比。该方法的最优权矢量需要准确地估计出待检测距离门的杂波协方差矩阵，在单基地正侧视条件下，不同距离门的二维杂波谱都是分布在同一条直线上，相邻距离门之间满足谱结构相同的条件，因此可以直接采用Reed提出的采样协方差矩阵求逆算法估计杂波协方差矩阵。但是在双基地情况下，由于双基地雷达接收机和发射机分置的几何结构特点，使得杂波功率谱的分布随距离的变化而变化，呈现出距离非平稳特性，即不同距离门的杂波采样数据不满足独立同分布条件，因而不能采用平均相邻距离门快拍的方法获得杂波协方差矩阵的最大似然估计。因此，如何利用相邻距离门的采样数据来估计待检测距离门的杂波协方差矩阵就成为双基地条件下空时自适应处理的关键问题，解决这个问题的方法通常称为“距离依赖性补偿”。

针对双基地杂波的距离依赖性补偿，目前已有的方法主要有：S.M.Kogon等人2001年发表的《Bistatic STAP for airborne radar system》一文中提出了多普勒补偿法——对各距离门的每个空间通道作相应的多普勒补偿。还有B.Himed等人2002年发表于IEEE雷达会议上的《STAP with angle-Doppler compensation forbistatic airborne radars》一文中，提出了角度多普勒补偿法——在角度多普勒域将各训练样本的频谱中心点对齐。这两种方法运算复杂度高，且必须已知雷达系统的一些参数，但是在实际情况下，根据接收数据估计出的这些参数往往不准确，因此它们不能精确地反映杂波随距离的变化程度。另外，F D.Lapierre等人发表于2003年IEEE雷达会议上的《New solutions to the problem of range dependence inbistatic STAP radar》一文中，提出了基于双基地结构参数估计的谱对齐法。此方法处理过程较为繁琐，其中2DTTF和2DIFFT变换会带来额外误差，峰值提取和曲线映射等过程的具体处理也会出现一些不可避免的误差成分。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种基于MIMO的双基地雷达地面动目标检测方法，以摒弃双基地地面动目标检测雷达对距离的依赖性，降低运算复杂度，在不需要估计雷达系统参数的情况下利用空时自适应处理消除地面杂波，检测目标信号。

为实现上述目的，本发明的处理方法包括如下步骤：

1.利用其杂波谱是发射锥角-接收锥角-多普勒频率的三维谱线的MIMO模式，对雷达的回波数据用M个发射天线单元的发射波形m＝1，2，...，M进行匹配滤波，得到N×M×L个充分统计数据n＝1，2，L，N，m＝1，2，L，M，l＝1，2，L，L，其中上标*表示共轭，N为接收天线阵元数，M为发射天线阵元数，L为一次相干处理间隔内的脉冲数，N_c为一个距离门上的杂波点源的个数，ρ_i为信号通过第i个杂波点的反射系数，为第i个杂波点的归一化发射空间频率，为第i个杂波点的归一化接收空间频率，为第i个杂波点的归一化多普勒频率；

2.对充分统计数据y_n，m，l的变量n求和，得到M×L个通道的和数据m＝1，2，L，M，l＝1，2，L，L；