[发明专利]空间非均匀海杂波协方差矩阵的自适应估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，特别涉及一种空间非均匀海杂波协方差矩阵的自适应估计方法。

背景技术

目前协方差矩阵的估计技术主要通过注入噪声矩阵的对角加载方法实现协方差矩阵的估计方法，例如，西安电子科技大学申请的发明专利：协方差矩阵对角加载的稳健自适应波束形成方法（专利申请号：201210484821.8，公开号：CN102944870A）。该专利在HKB自适应波束形成算法的基础上提出了一种基于协方差矩阵对角加载的稳健自适应波束形成算法，其加载量随样本数自适应的变化。该专利申请注入噪声矩阵来减少协方差矩阵特征值的散布程度，利用雷达天线阵列输出功率确定对角加载矩阵的加载系数，从而实现协方差矩阵的自适应加载。该专利存在的主要不足是：该对角加载算法隐含的条件是必须在空间平稳的噪声环境下适用。而在实际情况下，海杂波环境比噪声环境要复杂，而且高分辨率海杂波在空间上是非均匀的，由此导致该专利申请无法用在空间非均匀的海杂波环境下。海杂波背景下的协方差估计技术主要通过改变协方差矩阵的结构实现协方差矩阵估计方法，例如，中国人民解放军海军航空工程学院申请的发明专利：一种高效的协方差矩阵结构估计方法（专利申请号：201210070957.4，公开号：CN102621535A）。该专利利用实部和虚部数据相除的方法进行预处理后求采样协方差矩阵，保证了初始矩阵对杂波具有完全的恒虚警特性，再利用辅助数据进行迭代，降低了计算复杂度，同时提高了估计精度。该专利存在的主要不足是：由于存在迭代操作，计算量较大，同时要求海杂波环境是均匀的，且在保证协方差矩阵可逆时要求有大量的参考样本。而在实际情况下，海杂波环境是非均匀的，导致可以用来估计协方差矩阵的参考样本数量有限。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于提出了一种空间非均匀海杂波协方差矩阵的自适应估计方法，该方法实现了协方差矩阵的自适应估计，解决了如下问题：

（1）加权系数的确定，使得加权系数反映参考样本的统计一致性；

（2）协方差矩阵的组合，使得估计得到的协方差矩阵受噪声的影响减小，且具有较低的计算复杂度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的自适应协方差矩阵估计方法包括以下技术措施：

首先，利用参考样本进行归一化样本协方差矩阵（NSCM）估计，得到NSCM估计值，并对NSCM估计值进行预处理，然后，确定参考样本的归一化外积矩阵，并对归一化外积矩阵进行预处理，其次，利用两次得到的预处理数据计算加权系数，最后，将加权系数代入对角加载自适应协方差矩阵的估计算法中得到最终的协方差矩阵估计值。

方法流程：

本发明提出了一种空间非均匀海杂波协方差矩阵的自适应估计方法，其包括如下步骤：

步骤1：确定参考样本，并计算参考样本的NSCM估计值；

步骤2：对NSCM估计值进行预处理；

步骤3：计算参考样本的归一化外积矩阵；

步骤4：对归一化外积矩阵进行预处理；

步骤5：利用步骤2和步骤4的两组预处理数据，计算加权系数；

步骤6：利用NSCM估计值和加权系数计算对角加载的自适应协方差估计值。

上述步骤2中所述的对NSCM估计值进行预处理依照以下构造公式实现：

TrM~=tr(M~M~H)]]>

其中为参考样本的NSCM估计值，符号tr(·)表示求矩阵的迹，H表示共轭转置。

上述步骤3中所述的归一化外积矩阵依照以下构造公式实现：