基于俯仰频率分集stap的距离模糊杂波抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达信号的杂波抑制技术领域，特别设及一种基于俯仰频率分集STAP 的距离模糊杂波抑制方法，即基于俯仰频率分集空时自适应处理（Space-TimeAdaptive Processing,STAP)的距离模糊杂波抑制方法，主要适用于实际工程中距离模糊杂波的分离 与抑制。
【背景技术】
[000引近年来，机载/星载雷达系统的地面动目标检测（GroundMovingTarget Indication,GMTI)在城市交通管制和目标跟踪探测等各方面引起了广泛关注；针对机载/ 星载雷达强杂波的应用背景，特别是存在背景噪声与干扰的应用背景下，国内外学者提出 了空时自适应处理（STA巧算法及其相应的改进算法，该些算法的出发点基于两点；第一， 在强烈的地杂波中能够检测到动目标；第二，估计得到目标的参数，如速度和精确位置。因 此，空时自适应处理（STA巧算法及其相应的改进算法通过研究并联合多通道与多脉冲的 信号处理方法，从而达到在空域和时域的联合域中将目标从杂波和干扰中识别出来。
[0003] 在雷达的自动检测中，常常需要估计未知杂波背景的协方差矩阵，实际中一般利 用与未知杂波中被测单元邻近的不包含目标的辅助数据，来对位置的杂波协方差矩阵进行 估计，杂波协方差矩阵是实现自适应权值不可或缺的条件，并且杂波协方差矩阵通常由测 试单元的二次训练数据产生，并将杂波中被测单元的几个相邻单元排除，防止目标的自相 消。
[0004] 传统的空时自适应处理（STA巧算法一般采用在俯仰维加固定权值的方式将面 阵合成线阵后，在方位维和时域维上自适应处理W抑制杂波，即空时二维自适应信号处理 (2D-STAP);但是，当存在阵元误差时，各列子阵俯仰维合成的方向图各不相同，如果仅在俯 仰向加固定权值，将会导致杂波谱发生扩散现象，并很难完全消除具有大量距离模糊的杂 波。
[0005] 在机载/星载雷达等高速运动平台上，为了避免多普勒频率传播而引起的严重 多普勒模糊，实际中空时自适应处理（STA巧算法通常采用高脉冲重复频率化i曲Pulse R巧etition化equence，HPRF)，高脉冲重复频率（HPRF)在距离上严重模糊，在速度上不 模糊，对高速目标检测性能好，会使测试单元的二次数据更难获得；严重的是，除正侧视 雷达外，阵列雷达会产生距离依赖问题，无法满足杂波的独立同分布（Incbpendentand IdenticallyDistributed,IID)条件，除非提前进行相应预处理，否则将无法进行自适 应处理。而且，高脉冲重复频率（HPR巧通常带来的距离模糊会使杂波的非均匀性越来越 大；例如，第一个距离模糊环表示的是陆地，而第二个距离模糊环可能描述的是海平面，该 样具有不同统计数值的杂波会在距离上叠加，该复杂情况会导致估计杂波协方差矩阵时产 生错误，并造成空时自适应处理（STA巧算法的性能严重退化。因此，解决空时自适应处理 (STA巧算法中的高脉冲重复频率（HPR巧引起的严重距离模糊问题就显得尤为重要。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种基于俯仰频率分集空时自 适应处理（Space-TimeAdaptiveProcessing,STAP)的距离模糊杂波抑制方法。
[0007] 本发明的实现思路是：假定使用高脉冲重复频率（HPR巧缓解俯仰频率分集阵列 (化equencyDiverseArray,抑A)雷达系统中的距离模糊杂波处理时，该雷达系统的俯仰 通道也经过了波束形成处理；首先对检测到的接收信号依次进行下变频、匹配滤波处理后， 依次得到每个距离口的俯仰-方位-时间=维杂波快拍模型、每个距离口的俯仰频率表 达式及相应的杂波补偿项，接着使用合适的杂波补偿项将俯仰频率分集阵列（化equency DiverseArray,FDA)雷达的不同距离模糊杂波分离出来；由于不同距离模糊杂波的俯仰频 率相互分离，使得每个距离模糊环杂波分别需要特定滤波器进行滤波处理后，才能完成每 个距离模糊环杂波的抑制，进而解决距离模糊问题；最后，在将俯仰距离模糊杂波分离后， 就可采用俯仰频谱的分布及数频的周期性，得到频率增量的选择标准，并且本发明不会增 加系统自由度及运算的复杂度。
[000引为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予W实现。
[0009] 一种基于俯仰频率分集STAP的距离模糊杂波抑制方法，其特征在于，包括W下步 骤：
[0010] 步骤1，建立机载前视阵雷达系统，该机载前视阵雷达系统是俯仰频率分集阵列雷 达，该俯仰频率分集阵列雷达为M行N列结构，即有M个发射通道、N个接收通道。
[0011] 步骤2,假设俯仰频率分集阵列雷达的每一行阵元发射正交信号，其正交信号的 等价相位中屯、为对应行的中点；在俯仰频率分集阵列雷达的所有接收通道中，对检测到的 接收信号依次进行下变频、匹配滤波处理后，得到俯仰频率分集阵列雷达第m个发射通道 发射信号并由第n个接收通道接收信号的第k个脉冲的回波信号rmAk，其中，mG(1，2,… ，M}，nG(1，2,…，N}，M表示发射通道总个数，N表示接收通道总个数，且M，N均为正整数， 脉冲数kG(1，2,…，时，K表示每个相参处理间隔（CPI)期间发射脉冲总个数。
[0012] 步骤3,根据步骤2得到的回波信号，得到第1个距离口的俯仰-方位-时间 =维杂波快拍模型Ci，并由此=维杂波快拍模型Cl得到，在俯仰频率分集阵列雷达存在距 离模糊的情况下，第1个距离口的俯仰频率表达式及相应的杂波补偿项h。(Ri)，根据该杂波 补偿项h。化）对每个距离口的俯仰-方位-时间立维杂波快拍模型Cl进行补偿后，依次得 到第m个发射通道偿后的杂波数据表达式6,、该补偿后的杂波数据表达式;，相应的归一化俯 仰频率其中，K表示相参处理间隔（CPI)期间发射脉冲总个数，kG(1，2,…，口， M表示发射通道总个数，mG{1,2,…，M}，N表示接收通道总个数，nG{1,2,…，N}，每个发 射脉冲具有L个距离口，1G(1，2,…，L}。
[001引步骤4,根据第m个发射通道对应的归一化俯仰频率乂设计系数为 ，扣，…，r的预-STAP滤波器，并利用该预-STAP滤波器对归一化俯仰频率 (w)中自勺距离模糊杂波进行分离，然后对预-STAP'滤波器自勺输出进行波束形成，得到 波束形成表达式，并对该波束形成表达式进行距离模糊杂波的去除，完成距离环中的距离 模糊杂波抑制；其中，预-STAP滤波器个数与距离模糊环数目相等，即预-STAP滤波器个数PG{1，2,…，N。}，N。表示每个杂波块含有的距离环数目，N。也表示预-STAP滤波器个数。
[0014] 本发明的有益效果为；（1)通过研究俯仰频率分集阵列（抑A)雷达信号在俯仰频 域中的特性，可将其对应距离环的距离模糊杂波分离出来；（2)对俯仰频率进行补偿后，就 可W在距离模糊杂波不存在相互干设的情况下使用杂波补偿，进而提高目标检测性能，并 得到模糊参数估计；（3)由于本发明能够将距离模糊杂波分离，使得本发明也能抑制非均 匀杂波；(4)本发明不仅适用于案例中的前视阵几何概型，也适用于任何阵列几何概型； (5)本发明提出的使用俯仰频率分集阵列（FDA)雷达的空时自适应处理（STA巧方法不同于 传统的空时自适应处理（STAP)，本发明侧重于研究俯仰频率分集阵列（FDA)雷达的特性进 而分离和抑制距离模糊杂波。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发做进一步详细说明。
[0016] 图1为俯仰频率分集阵列（FDA)雷达进行空时自适应处理（STAP)处理的步骤流 程图；其中，P为滤波器个数；
[0017] 图2(a)为本发明所选用机载雷达前视阵几何概型模型图，
[001引图2化）为本发明所选俯仰频率分集阵列（抑A)雷达的阵列结构示意图；
[0019] 其中，S维坐标系x-y-z中，俯仰频率分集阵列（抑A)雷达阵列为M行N列，即该 雷达阵列有M个发射通道、N个接收通道，阵元间距均为山平台高度为H，运动速度为V，每 个相参处理间隔（CPI)期间共计发射K个脉冲，该脉冲重复频率定义为ff= 1/Tf，每个发射 脉冲具有L个距离口，每个距离口都是由N。个统计独立的杂波块组成；同一行阵元使用同 一载频，发射载频沿行变化，载频分别为fi，f2,