本發明專利技術針對常規STAP算法自適應權值計算需對空時協方差矩陣直接求逆，耗費系統很大運算量和設備量，使得STAP技術難以滿足實時性要求的問題，提出一種空時自適應處理中的自適應權值迭代計算方法。該方法首先根據Hermitian矩陣性質，遞推得到第一個脈沖協方差矩陣的逆矩陣，然后按照脈沖階數逐級嵌套遞推得到最終的空時協方差矩陣的逆，這樣極大地降低了計算STAP自適應權值的運算量。本發明專利技術能夠獲得和協方差矩陣直接求逆STAP算法同樣的雜波抑制性能，但是由于避免了協方差矩陣直接求逆的運算，求解自適應權值的計算量只有協方差矩陣直接求逆的50%左右，因此更利于工程實現。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機載相控陣雷達雜波抑制
，涉及。
技術介紹
機載相控陣雷達能實現對地面運動目標的有效檢測，不過處于下視工作狀態的機載相控陣雷達將面臨比地基雷達更為嚴重的地/海雜波問題。地/海雜波不僅分布范圍廣、強度大，而且呈現出很強的空時耦合特性?？諘r自適應處理(STAP)技術能充分利用空域和時域信息，對目標信號進行相干積累的同時，將自適應空域處理和自適應多普勒處理兩者優勢結合起來，在空時域聯合自適應濾除雜波，能獲得更好的主瓣雜波抑制性能，改善對慢速目標的檢測；同時可以對受旁瓣雜波干擾的小目標進行有效的檢測。 常規的全維STAP算法需要大量滿足獨立同分布(I. I. D)條件的訓練樣本對協方差矩陣進行估計，在非均勻雜波環境中此條件尤其得不到滿足；而且當系統自由度很高時，全維協方差矩陣直接求逆運算(SMI)在現有計算水平下幾乎無法實現。雖然降維和非均勻STAP算法能夠降低STAP自適應權值計算的運算量和改善非均勻雜波環境中STAP算法雜波抑制性能，但是常規降維STAP算法在求解自適應權值時依然面臨著對協方差矩陣直接求逆的運算，這將耗費系統很大的運算量和設備量，使得STAP技術難以滿足系統實時性的要求。另外，雖然基于協方差矩陣逆更新的SMI算法無需估計采樣協方差矩陣，其迭代計算的次數等于訓練樣本的數目，但是因為零矩陣不存在逆矩陣，該算法將難以設置初始逆矩陣來等價求解SMI算法的自適應權矢量，只能獲得近似的解。
技術實現思路
本專利技術針對常規STAP算法自適應權值計算需對空時協方差矩陣直接求逆，耗費系統很大運算量和設備量，使得STAP技術難以滿足實時性要求的問題，根據協方差矩陣為Hermitian矩陣的特性，利用脈沖數據階數分塊遞推，提出。步驟一、建立空時接收數據模型；假設雷達天線陣元數目為N，發射脈沖數目為M，陣元間距為d，載機飛行速度為V，高度為h，脈沖重復頻率PRF為f；，Tr = l/fr為脈沖重復時間；若將斜距為R。處的雜波距離環在方位角度Q上分成N。個間隔為A 0 = 2 /N。的雜波散射單兀，0和—是雜波散射單元的方位角和俯仰角，/s =c/cos0cos識/A和ft = ^ fs分別為歸一化空間頻率和多普勒頻率，^ = 2vTr/d表示雜波譜的斜率；那么第i個雜波散射單元的NX I維空間導向矢量c(fs；i)和MX I維時間導向矢量c (ft，i)即表示為 ciL.,) = '4T(5) C(Zlj) = 斜距R。處的雜波回波為N。個在空間上相互獨立的雜波散射源響應之和權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟 步驟一、建立空時接收數據模型； 假設雷達天線陣元數目為N，發射脈沖數目為M，陣元間距為d，載機飛行速度為V，高度為h，脈沖重復頻率PRF為f；，Tr = l/fr為脈沖重復時間；若將斜距為R。處的雜波距離環在方位角度9上分成N。個間隔為A 0 = 2 /N。的雜波散射單兀，0和是雜波散射單兀的方位角和俯仰角，X =rfcos0cosp//^P ft = ^ fs分別為歸一化空間頻率和多普勒頻率，3=2vTyd表示雜波譜的斜率；那么第i個雜波散射單元的NX I維空間導向矢量c (U和MX I維時間導向矢量c(ft，i)即表示為2.如權利要求I所述的，其特征在于，步驟三中所述的按照脈沖階數進行遞歸計算空時協方差矩陣的逆采用以下方法 在接收到第I個脈沖數據時，利用距離訓練樣本計算協方差矩陣R(I)，因為該矩陣是Hermitian矩陣,利用Hermitian矩陣的順序主子矩陣迭代完成第I個脈沖協方差矩陣的求逆；接著在接收第2個直至第M個脈沖數據時，便利用以上迭代方法計算前2個直至前M個脈沖接收數據協方差矩陣的逆；遞推過程中，中間變量矩陣P(2)直至矩陣P(M)的逆，同樣根據Hermitian矩陣的性質,利用Hermitian矩陣的順序主子矩陣迭代完成上述NXN維 的變量矩陣逆的計算。全文摘要本專利技術針對常規STAP算法自適應權值計算需對空時協方差矩陣直接求逆，耗費系統很大運算量和設備量，使得STAP技術難以滿足實時性要求的問題，提出。該方法首先根據Hermitian矩陣性質，遞推得到第一個脈沖協方差矩陣的逆矩陣，然后按照脈沖階數逐級嵌套遞推得到最終的空時協方差矩陣的逆，這樣極大地降低了計算STAP自適應權值的運算量。本專利技術能夠獲得和協方差矩陣直接求逆STAP算法同樣的雜波抑制性能，但是由于避免了協方差矩陣直接求逆的運算，求解自適應權值的計算量只有協方差矩陣直接求逆的50%左右，因此更利于工程實現。文檔編號G01S7/36GK102866388SQ201210222659公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日專利技術者楊小鵬, 劉永旭, 龍騰, 曾濤 申請人:北京理工大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種空時自適應處理中的自適應權值迭代計算方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一、建立空時接收數據模型；假設雷達天線陣元數目為N，發射脈沖數目為M，陣元間距為d，載機飛行速度為v，高度為h，脈沖重復頻率PRF為fr，Tr＝1/fr為脈沖重復時間；若將斜距為Rc處的雜波距離環在方位角度θ上分成Nc個間隔為Δθ＝2π/Nc的雜波散射單元，θ和是雜波散射單元的方位角和俯仰角，和ft＝βfs分別為歸一化空間頻率和多普勒頻率，β＝2vTr/d表示雜波譜的斜率；那么第i個雜波散射單元的N×1維空間導向矢量c(fs,i)和M×1維時間導向矢量c(ft,i)即表示為c(fs,i)=[1,exp(j2πfs,i),...,exp(j2π(N-1)fs,i)]Tc(ft,i)=[1,exp(j2πft,i),...,exp(j2π(M-1)ft,i)]T---(5)斜距Rc處的雜波回波為Nc個在空間上相互獨立的雜波散射源響應之和xc=Σi=1Ncaic(fs,i,ft,i)---(6)其中為第i個雜波散射單元的空時導向矢量，其中αi(θ)為雜波散射單元的回波信號復幅度，其中αi(θ)不僅取決于發射天線方向圖，還跟雜波散射特性有關，建模為廣義平穩隨機過程E{aiaj*}=0,∀i,j:i≠j---(7)而且第i個雜波散射單元的平均強度假設為和發射天線的增益成正比E{|αi|2}＝Gi,for？i＝1,...,Nc？？？？？？？？？(8)其中Gi為正的實常數，正比與發射天線增益，那么第l個距離門內的空時接收數據表示為如下的向量形式xk＝xc，k+xn，k＝[x1，k，x2，k，...，xM，k]T？？？？？？？？(9)其中xn，k表示零均值的高斯白噪聲，而xm,k＝[x1，m，k,x2，m，k，...,xN，m，k]T表示第m個脈沖接收的N×1維的陣列數據；步驟二：估計STAP協方差矩陣；利用訓練樣本數據對NM×NM維協方差矩陣進行估計R^=1LΣl=1LxlxlH---(6)其中L是滿足I.I.D條件的訓練樣本數目；協方差矩陣估計為非負定Hermitian矩陣，假設存在足夠數量的I.I.D訓練樣本，則滿秩為正定的Hermitian矩陣；步驟三：建立基于脈沖階數的協方差矩陣迭代求逆模型；待檢測距離單元的協方差矩陣表示為而按照脈沖階數分解如下Rl(M)=E(x1,l...xm,l...xM,lx1,l...xm,l...xM,lH)=Rl(M-1)Fl(M-1)FlH(M-1)Gl(M)---(7)其中矩陣Rl(M-1)=E(x1,l...xm,l...xM-1,lx1,lH...xm,lH...xM-1,lH)---(8)表示前M？1個接收脈沖數據形成的N(M？1)×N(M？1)維的協方差矩陣，Fl(M-1)=E(x1,lxM,lHx2,lxM,lH...xm,lxM,lH...xM-1,lxM,lH)---(9)表示第M個脈沖接收數據和前M？1個脈沖接收數據的N(M？1)×N維的互相關矩陣及Gl(M)=E(xM,lxM,lH)---(10)表示第M個脈沖接收數據的N×N維協方差矩陣；待檢測距離門的M個脈沖接收數據形成的空時協方差矩陣R由前M？1個脈沖接收數據形成的空時協方差矩陣表示，即只要得到第1個脈沖的陣列接收數據，即按照脈沖階數進行遞歸計算空時協方差矩陣的逆，進而得到空時自適應權值；利用Hermitian矩陣分塊和脈沖遞 推的特性，計算得到前m個脈沖接收數據的協方差矩陣Rl(m)的逆與前m？1個脈沖接收數據的協方差矩陣Rl(m？1)的逆之間的迭代關系R-1(m)=R(m-1)F(m-1)FH(m-1)G(m)-1(11)=R-1(m-1)+B(m)P-1(m)BH(m)B(m)P-1(m)P-1(m)BH(m)P-1(m)其中矩陣B(m)＝？R？1(m)F(m？1)，矩陣P(m)＝G(m)？FH(m？1)R？1(m)F(m？1)；步驟四、計算STAP自適應權矢量；STAP處理自適應權矢量通過下述線性約束優化問題得到w＝R？1a(fs0,ft0)？？？？？？？？？？？？(12)其中a(fs0,ft0)表示目標空時導向矢量，而第l個距離單元的濾波輸出為yl＝wHxl？？？？？？？？？(13)其中H表示共軛轉置運算，xl表示待檢測距離單元數據；自此，就完成了一種用于空時自適應處理自適應權值迭代的計算方法。FDA00001825608200011.jpg,FDA000018...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊小鵬，劉永旭，龍騰，曾濤，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：
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