基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法及装置，所述方法包括：获取雷达一个相参处理间隔内的回波数据，估计对应于待测距离单元的采样信号子空间；基于采样信号子空间与目标信号子空间的体积相关函数，得到采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离；基于所述采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，得到所述待测距离单元的检测统计量；将所述待测距离单元的检测统计量与预定阈值比较，确定待测距离单元内是否有目标回波。采用本发明专利技术提供的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法可以用于机载雷达在空时自适应处理场景中，尤其是非均匀环境中获得更加理想的目标检测结果。

Space-time adaptive processing method and device of radar based on volume correlation function

【技术实现步骤摘要】
基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法及装置
本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法及装置。
技术介绍
雷达(如机载雷达)被广泛应用于目标检测任务中，然而与目标回波一同到达雷达接收机的还有大量背景回波，即杂波。在实际场景下，杂波的能量往往强于目标回波。为了实现目标检测，需要将雷达接收机的回波中的杂波消除，从而提供给后续检测器足够高的信杂噪比，保证目标检测性能。空时自适应处理(space-timeadaptiveprocessing，STAP)技术是一种高效的杂波抑制手段，为了保证杂波抑制性能，STAP技术需要大量独立同分布的训练样本来估计杂波的统计特性，但在非均匀环境下，往往不能获得足够的均匀训练样本，从而导致STAP技术的杂波抑制性能下降，随之导致动目标检测性能下降。因此如何提高非均匀环境下，机载雷达的目标检测性能是亟待解决的问题。
技术实现思路
由于现有方法存在上述问题，本专利技术实施例提出一种可用于非均匀环境中的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法及装置。第一方面，本专利技术实施例提供一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法，包括：获取雷达一个相参处理间隔内的回波数据，估计对应于待测距离单元的采样信号子空间；基于所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的体积相关函数，得到采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离；基于所述采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，得到所述待测距离单元的检测统计量；将所述待测距离单元的检测统计量与预定阈值比较，确定待测距离单元内是否有目标回波。可选地，所述获取雷达一个相参处理间隔内的回波数据，估计待测距离单元的采样信号子空间，包括：对所述雷达一个相参处理间隔内的回波数据进行脉冲压缩、量化处理，生成雷达数据矩阵；对所述雷达数据矩阵进行滑窗处理，取待测距离单元的回波数据以及所述待测距离单元之前预定数目的距离单元的回波数据构成该待测距离单元的采样数据矩阵；基于所述待测距离单元的采样数据矩阵，估计所述待测距离单元的采样信号子空间。可选地，所述基于所述待测距离单元的采样数据矩阵，估计对应于所述待测距离单元的采样信号子空间，包括：基于所述待测距离单元的采样数据矩阵，生成所述待测距离单元的采样协方差矩阵；对所述采样协方差矩阵进行特征值分解，选择r个较大特征值分别对应的特征向量组成所述采样信号子空间的正交基矩阵，其中r为所述采样信号子空间的维度。可选地，所述基于所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的体积相关函数，得到采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，包括：采用如下公式计算所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的距离，其中，体积相关函数VCF(·，·)提供了两个子空间之间距离的度量，q为待测距离单元的索引号，为对应于第q个距离单元的采样信号子空间基矩阵的估计，维度为r，为目标子空间的正交基矩阵的估计，j为目标子空间的维度；[·，·]为两个矩阵沿着列进行拼接操作。可选地，所述基于所述采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，得到所述待测距离单元的检测统计量，包括：采用如下公式计算索引号为q的待测距离单元的检验统计量S(q)，S(q)＝W(q)-W(q-1)；其中，W(q)为索引号q的待测距离单元的采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离的倒数；W(q-1)为索引号(q-1)的距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间距离的倒数。可选地，所述方法还包括：更新校正目标位置的区域内的所有的距离单元的检验统计量；所述校正目标位置的区域内的距离单元满足如下条件：其中，q、(q-1)均为距离单元的索引号，(q-1)是索引号为q的前一个距离单元的索引号，q*为所有待测距离单元中检测统计量最大的距离单元的索引号，(q*+1)是索引号为q*的下一个距离单元的索引号，q＇为q*和索引号q之间的索引号；采用如下公式更新所述校正目标位置的区域内的索引号为q的距离单元的检验统计量其中，δ为预定阈值。第二方面，本专利技术实施例提供一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理装置，包括：数据处理单元，用于获取雷达一个相参处理间隔内的回波数据，估计对应于待测距离单元的采样信号子空间；体积相关函数构建单元，用于基于所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的体积相关函数，得到采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离；检测统计量计算单元，用于基于所述采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，得到所述待测距离单元的检测统计量；目标确定单元，用于将所述待测距离单元的检测统计量与预定阈值比较，确定待测距离单元内是否有目标回波。可选地，还包括校正单元，所述校正单元，用于更新校正目标位置的区域内的距离单元的检验统计量；所述校正目标位置的区域内的距离单元满足如下条件：其中，q、(q-1)均为距离单元的索引号，(q-1)是索引号为q的前一个距离单元的索引号，q*为所有待测距离单元中检测统计量最大的距离单元的索引号，(q*+1)是索引号为q*的下一个距离单元的索引号，q＇为q*和索引号q之间的索引号；采用如下公式更新所述校正目标位置的区域内的索引号为q的距离单元的检验统计量其中，δ为预定阈值。第三方面，本专利技术实施例还提出一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述方法。第四方面，本专利技术实施例还提出一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序使所述计算机执行上述方法。由上述技术方案可知，本专利技术实施例提供的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法及装置，利用体积相关函数计算采样信号子空间与目标信号子空间的距离，从而不需要对任何杂波分布做先验假设，根据两个子空间的距离即可确定待测距离单元内是否有目标回波，进而，在非均匀环境中，尤其是实际环境与假设的杂波分布不符的情况下，雷达空时自适应处理装置具有更鲁棒的检测性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法在雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法，其特征在于，包括：/n获取雷达一个相参处理间隔内的回波数据，估计对应于待测距离单元的采样信号子空间；/n基于所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的体积相关函数，得到采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离；/n基于所述采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，得到所述待测距离单元的检测统计量；/n将所述待测距离单元的检测统计量与预定阈值比较，确定待测距离单元内是否有目标回波。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法，其特征在于，包括：
获取雷达一个相参处理间隔内的回波数据，估计对应于待测距离单元的采样信号子空间；
基于所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的体积相关函数，得到采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离；
基于所述采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，得到所述待测距离单元的检测统计量；
将所述待测距离单元的检测统计量与预定阈值比较，确定待测距离单元内是否有目标回波。


2.根据权利要求1所述的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述获取雷达一个相参处理间隔内的回波数据，估计待测距离单元的采样信号子空间，包括：
对所述雷达一个相参处理间隔内的回波数据进行脉冲压缩、量化处理，生成雷达数据矩阵；
对所述雷达数据矩阵进行滑窗处理，取待测距离单元的回波数据以及所述待测距离单元之前预定数目的距离单元的回波数据构成该待测距离单元的采样数据矩阵；
基于所述待测距离单元的采样数据矩阵，估计所述待测距离单元的采样信号子空间。


3.根据权利要求2所述的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述基于所述待测距离单元的采样数据矩阵，估计对应于所述待测距离单元的采样信号子空间，包括：
基于所述待测距离单元的采样数据矩阵，生成所述待测距离单元的采样协方差矩阵；
对所述采样协方差矩阵进行特征值分解，选择r个较大特征值分别对应的特征向量组成所述采样信号子空间的正交基矩阵，其中r为所述采样信号子空间的维度。


4.根据权利要求3所述的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述基于所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的体积相关函数，得到采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，包括：
采用如下公式计算所述待测距离单元的采样信号子空间与目标信号子空间的距离，



其中，体积相关函数VCF(·,·)提供了两个子空间之间距离的度量，q为待测距离单元的索引号，为对应于第q个距离单元的采样信号子空间基矩阵的估计，维度为r，为目标子空间的正交基矩阵的估计，j为目标子空间的维度；[·,·]为两个矩阵沿着列进行拼接操作。


5.根据权利要求4所述的基于体积相关函数的雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述基于所述采样信号子空间与所述目标信号子空间的距离，得到所述待测距离单元的检测统计量，包括：
采用如下公式计算索引号为q的待测距离单元的检验统计量S(q)，
S(q)＝W(q)-W(q-1)；
其中，W(q)为索引号q的待测距离单元的采样信号子空间与所述目标信号子空间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，姜智卓，刘瑜，何友，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11