[发明专利]适用于HPRF波形机载雷达的杂波抑制方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及到机载雷达的杂波抑制，具体是一种适用于高脉冲重复频率(HPRF)波形机载雷达的杂波抑制方法，用于HPRF波形的平面阵列雷达的杂波抑制。

背景技术

空时自适应处理(STAP)技术可以在复杂地面杂波环境中有效检测目标，根据RMB准则可知，当满足独立同分布条件的训练样本个数为系统自由度的2倍时，STAP技术能够取得较好的性能。但对非正面阵机载雷达来说，由于机载的飞行方向与雷达天线阵面的轴线不一致，导致杂波在角度多普勒空间内不再呈直线分布，并且随着距离的变化而变化，此时空时自适应处理器的杂波抑制能力急剧下降，这将直接影响雷达的探测性能。

为了克服天线非正侧面配置导致的杂波距离依赖性，人们开展了大量的研究。在已知雷达系统配置参数的情况下，可以采用补偿类算法来补偿阵面配置引起的杂波距离依赖性，包括多普勒频移算法和角度多普勒补偿算法，多普勒频移算法是根据雷达系统参数计算出待检测单元及各参考单元的主杂波多普勒频率，然后沿时域方向为各参考单元平移一个复相位因子，使补偿后的各参考单元杂波谱的多普勒频率中心与待检测单元的多普勒频率中心相同；角度多普勒补偿算法是沿着空域和时域二维平移，将参考单元杂波谱中心沿角度-多普勒方向移动到待检测单元杂波谱中心的位置，从而使得各参考单元主杂波的角度-多普勒中心与待检单元的角度-多普勒中心重合，但是这些补偿类算法只适用于无距离模糊的情况，也就是理想状况，但是在现实情况中机载雷达尤其是非正侧机载雷达，并不会总处于这种理想状况，非理想状况会给雷达的实际检测带来误差。

2009年，孟祥东在西电学报上提出了静态权值俯仰滤波级联二维空时处理的方法，在没有误差的情况下，该方法能够有效抑制非正侧阵雷达杂波，同时充分利用了平面阵的有效信息；然而，在有误差的情况下，该方法的杂波抑制性能并不理想。在实际情况中，机载雷达绝大多数处于有误差的情况，因此静态权值俯仰滤波级联二维空时处理的方法并不是很适用，特别是不能有效的抑制近程杂波，尤其是非正侧机载雷达配置会引起严重的杂波非均匀性，导致由这些非均匀样本估计出来的自适应滤波器与待检测单元中的杂波不匹配，使得杂波抑制性能下降，导致雷达系统的目标探测性能急剧下降，因此对于非正侧面阵配置雷达来说，急需一种可以有效抑制杂波的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种在存在阵列误差的情况下充分利用俯仰维信息有效抑制近程杂波的适用于HPRF波形机载雷达的杂波抑制方法，该方法能够改善非正侧机载雷达的杂波抑制性能。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案是针对非正侧机载雷达杂波的抑制，本发明对杂波的抑制包括如下步骤：

(1)雷达通过天线接收回波数据，从雷达原始回波数据X_n中取出第n列阵元高度线以上的远距离回波数据作为样本，估计出远程主瓣杂波q，并利用该远程主瓣杂波q设计出矩阵滤波器P以提取近程杂波，该矩阵滤波器P是抑制了远程主瓣杂波的矩阵滤波器。

(2)利用矩阵滤波器P以及填充脉冲提取出雷达原始回波数据X_n中第n列阵元第l号距离单元数据中的近程杂波，然后利用最大似然法估计雷达原始回波数据X_n中近程杂波的协方差矩阵并采用对角加载采样协方差求逆方法计算抑制雷达原始回波数据X_n中近程杂波的俯仰滤波器w_e。

(3)利用俯仰滤波器w_e抑制雷达原始回波数据X_n中第n列阵元第l号距离单元回波数据x_ln中的近程杂波，得到第n列阵元俯仰波束形成后的数据：其中，[·]^H表示共轭转置运算，y_ln是原始回波数据经过阵元俯仰波束形成后对近程杂波进行抑制的回波数据。

(4)重复步骤(1)～(3)，对N列阵元中的各个列阵元中的回波数据进行近程杂波抑制，即对列阵数n取1到N的各个值，直至第l号距离单元所有列阵元的回波数据都处理完毕，得到第l号距离单元俯仰滤波后的线阵数据y_l，其中N表示雷达阵面总列数，此时已完成第l号距离单元中各个列阵元的数据处理，也就是说完成了第l号距离单元中数据中的近程杂波抑制。

(5)重复步骤(1)～(4)，对M号距离单元的各个距离单元中的回波数据进行近程杂波抑制，即对距离单元数l取1到M的各个值，直至将所有包含近程杂波的距离单元数据都处理完毕，此时得到平稳且不含近程杂波的线阵数据Y，其中M表示距离单元总数。