基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，包括以下步骤：获取俯仰TDA的原始回波信号；对原始回波信号进行滤波处理，以对距离模糊进行抑制，得到期望回波信号；利用APC方法对期望回波信号进行解码，得到无模糊区域回波信号；对无模糊区域回波信号进行杂波补偿，得到目标回波信号。本发明专利技术提供的方法不需要正交波形即可有效解决距离模糊问题，且具有良好的杂波抑制性能，能够用于实现广域监视和目标跟踪。

【技术实现步骤摘要】
基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法
本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法。
技术介绍
在高脉冲重复频率(HPRF)或广域监视雷达领域，距离模糊是一个不可避免的问题，因为多普勒模糊和距离模糊之间的根本矛盾无法同时解决。距离模糊问题在系统参数设计和信号处理算法中起着重要的作用，特别是在高速平台系统中。通常，来自无模糊距离和模糊距离区域的杂波回波具有不同的后向散射特性。如果距离模糊和距离依赖(由前视几何引起)并存，杂波特性将变得极其复杂，这将进一步降低STAP(Space-TimeAdaptiveProcessing，空时自适应处理)方法的性能。为了解决距离模糊的问题，现有技术提供了一种方位相位编码波形技术，其利用多普勒带通滤波器能够可靠地分离每个发射波形对应的距离模糊回波；然后利用波形分集的优势，将多输入多输出(MIMO)系统与频率分集阵列(FDA)、俯仰维滤波等技术相结合来解决距离模糊问题。在地面运动目标检测中，MIMO可以形成距离-角度相关的波束模式，从而提高距离模糊杂波的抑制性能。然而，GMTI雷达(地面动目标显示雷达)的大多数方法都假定多个发射机发射不相关的正交波形，并通过匹配滤波处理将这些发射波形在每个接收机上完美分离。在实际中，很难找到完全满足正交性要求的波形族。波形之间的互相关通常会产生较高的旁瓣电平，从而对杂波抑制产生不利影响。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，包括以下步骤：获取俯仰TDA的原始回波信号；对所述原始回波信号进行滤波处理，以对距离模糊进行抑制，得到期望回波信号；利用APC方法对所述期望回波信号进行解码，得到无模糊区域回波信号；对所述无模糊区域回波信号进行杂波补偿，得目标回波信号。在本专利技术的一个实施例中，所述原始回波信号表示为：其中，ynk(t,tk)表示第n个阵元第k个脉冲接收到的信号，ρlq表示杂波散射系数，wa(tk)表示方位窗，χ(tk)表示方位相位编码，tk表示方位角时间，τT,m表示发射延迟时间，τR,m表示接受延迟时间，Rl表示斜距，ψlq表示天线圆锥角，βlq表示速度圆锥角，表示接收空间频率，表示归一化多普勒频率。在本专利技术的一个实施例中，对所述原始回波信号进行滤波处理，以对距离模糊进行抑制，得到期望回波信号，包括：对所述原始回波信号进行角度频域的匹配滤波；对匹配滤波后的回波信号进行距离频域带通滤波，得到期望回波信号。在本专利技术的一个实施例中，对所述原始回波信号进行角度频域的匹配滤波，包括：构建匹配滤波函数如下：其中，fr表示距离频域，B为信号带宽，μ表示调频信号调频率，pe(fr,φl)表示俯仰TDA的空频图；按照所述匹配滤波函数对回波信号进行匹配滤波，得到滤波后的回波信号，表示为：其中，Ynk(fr,tk)表示ynk(t,tk)的距离域FFT。在本专利技术的一个实施例中，对匹配滤波后的回波信号进行距离频域带通滤波，得到期望回波信号，包括：构建带通滤波函数；根据所述带通滤波函数对所述匹配滤波后的回波信号的每个距离单元进行距离模糊抑制和距离压缩，得到每个距离单元的压缩结果；将所有距离单元的压缩结果合成，得到期望回波信号。在本专利技术的一个实施例中，所述带通滤波函数的表达式为：其中，和为pe(fr,φl)的左右第一个零点。在本专利技术的一个实施例中，所述每个距离单元的压缩结果表示为：其中，Ar(·)为IFFT处理后的回波幅度，其表达式为：在本专利技术的一个实施例中，利用APC方法对所述期望回波信号进行解码，以对距离模糊进行进一步抑制，得到无模糊区域回波信号，包括：构建译码函数；利用所述译码函数对所述期望回波信号进行解码，以实现模糊信号的多普勒频移；对解码后的期望回波信号进行多普勒带通滤波，以滤除模糊信号的多普勒域，得到无模糊区域回波信号。在本专利技术的一个实施例中，所述译码函数表示为：其中，χ(tk)为方位相位编码，tk＝(k-1)/fPRF为方位角时间(慢时间)，fPRF为脉冲重复频率；k(k＝1,…,K)为发射脉冲数，K为累计相干脉冲总数，Mγ≥2为正整数，表示APC移位因子。在本专利技术的一个实施例中，对所述无模糊区域回波信号进行杂波补偿，得目标回波信号，包括：对所述无模糊区域回波信号进行多普勒频移补偿；采用局域联合自适应处理方法对经过多普勒频移补偿的无模糊区域回波信号进行杂波抑制，得到目标回波信号。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法利用俯仰TDA雷达的杂波信号特性，在距离频域对距离模糊回波进行分离，并利用APC技术抑制残留的旁瓣模糊能量，最后再利用杂波补偿方法缓解距离依赖性，有效解决了距离模糊问题，具有良好的杂波抑制性能；2、本专利技术提供的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法不需要正交波形即可很容易的实现距离模糊杂波抑制，且杂波抑制性能较好，能够用于实现广域监视和目标跟踪。以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法流程示意图；图2a-2b是传统相控阵雷达的空间频域和多普勒频域联合杂波谱图；图3a-3b是本专利技术仿真实验中俯仰TDA雷达仅进行距离频率滤波的第一区域的杂波谱；图4a-4b是本专利技术仿真中基于二维滤波的俯仰TDA雷达第一区域的杂波谱；图5a-5d是本专利技术仿真中俯仰TDA雷达杂波补偿后的其他区域的杂波光谱；图6a-6c是本专利技术仿真中SCNR损失随归一化多普勒频率变化图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一本实施例首先对俯仰TDA阵列(TimediversityArrays时间分集阵)的回波信号进行匹配滤波，再通过距离频域带通滤波将期望回波从距离模糊中分离出来，实现距离频域的距离压缩和模糊抑制；然后通过相位编码技术将模糊区域的多普勒频谱进行平移，通过多普勒带通滤波器进行残差距离模糊抑制；最后进行多普勒频移补偿，使主距离区域的杂波数据近似独立且同分布，利用JDL自适应处理方法对杂波进行抑制，实现距离模糊杂波抑制。具体地，请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法流程示意图，包括以下步骤：S1：获取俯仰TDA的原始回波信号。在本实施例中，首先要对俯仰TDA的发射信号进行方位相位编码。具体地，编码公式如下：其中，tk＝(k-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取俯仰TDA的原始回波信号；/n对所述原始回波信号进行滤波处理，以对距离模糊进行抑制，得到期望回波信号；/n利用APC方法对所述期望回波信号进行解码，得到无模糊区域回波信号；/n对所述无模糊区域回波信号进行杂波补偿，得到目标回波信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取俯仰TDA的原始回波信号；
对所述原始回波信号进行滤波处理，以对距离模糊进行抑制，得到期望回波信号；
利用APC方法对所述期望回波信号进行解码，得到无模糊区域回波信号；
对所述无模糊区域回波信号进行杂波补偿，得到目标回波信号。


2.根据权利要求1所述的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，其特征在于，所述原始回波信号表示为：



其中，ynk(t,tk)表示第n个阵元第k个脉冲接收到的信号，ρlq表示杂波散射系数，wa(tk)表示方位窗，χ(tk)表示方位相位编码，tk表示方位角时间，τT,m表示发射延迟时间，τR,m表示接受延迟时间，Rl表示斜距，ψlq表示天线圆锥角，βlq表示速度圆锥角，表示接收空间频率，表示归一化多普勒频率。


3.根据权利要求2所述的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，其特征在于，对所述原始回波信号进行滤波处理，以对距离模糊进行抑制，得到期望回波信号，包括：
对所述原始回波信号进行角度频域的匹配滤波；
对匹配滤波后的回波信号进行距离频域带通滤波，得到期望回波信号。


4.根据权利要求3所述的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，其特征在于，对所述原始回波信号进行角度频域的匹配滤波，包括：
构建匹配滤波函数如下：



其中，fr表示距离频域，B为信号带宽，μ表示调频信号调频率，pe(fr,φl)表示俯仰TDA的空频图；
按照所述匹配滤波函数对回波信号进行匹配滤波，得到滤波后的回波信号，表示为：



其中，Ynk(fr,tk)表示ynk(t,tk)的距离域FFT。


5.根据权利要求3所述的基于俯仰TDA的距离模糊杂波抑制方法，其特征在于，对匹配滤波后的回波信号进行距离频域带通滤波，得到期望回...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺雄鹏，刘昆，廖桂生，许京伟，曾操，朱圣棋，邢航，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61