CN104931938B - 相参捷变频雷达杂波抑制方法及系统 - Google Patents

相参捷变频雷达杂波抑制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种相参捷变频雷达杂波抑制算法，将要进行杂波抑制和相参积累的雷达基带回波信号排列成回波信号矩阵；通过计算所述矩阵，抑制所述回波信号中的杂波分量，保留运动目标的信号分量；将杂波抑制后的回波信号进行相参积累。本发明还公开了与上述算法对应的一种相参捷变频雷达杂波抑制系统，包括：信号排列模块、杂波抑制模块和相参积累模块。本发明具有如下优点：算法可以有效的抑制杂波能量，在检测运动目标的同时，可以获得目标的径向运动速度信息，同时得到目标的高分辨距离像，从而实现目标的速度、距离同时高分辨探测；算法计算量较低；能够抑制信号中的杂波分量；提升目标信噪比，获得目标的速度信息和高分辨图像。

Description

相参捷变频雷达杂波抑制方法及系统
技术领域
本发明涉及雷达信号处理技术领域，可应用于相参捷变频雷达中，信号的杂波抑制与目标检测。
背景技术
发射脉冲间的频率捷变是一种重要的雷达抗干扰手段。对于雷达侦察机和干扰机而言，被侦察雷达的工作频率是其最关心的一项技术参数。只有准确的了解了被侦察雷达的工作频率，才能够有效的进行定位、压制和欺骗。从另一个方面来看，通过在脉冲间不断的改变发射频率，雷达可以有效的欺骗和干扰侦察机的工作，从而实现不容易被侦察，测量和干扰的目的。频率捷变一直以来被认为是最有效的雷达抗干扰手段。
捷变频雷达就是利用这一原理，在发射脉冲间不断地改变工作频率，来实现反侦察、抗干扰能的一类雷达。早期的捷变频雷达由于接收机技术的限制，通常工作于非相参状态。非相参捷变频通常采用直接将检波后的信号包络相加来实现目标检测。由于非相参捷变频雷达的接收机无法利用从目标反射回来的信号的相位信息，难以获得现代雷达所具有的相参积累，运动目标处理，高分辨合成带宽/孔径成像的能力，很难继续适应现代雷达技术的发展。
相参捷变频雷达，就是既要在脉冲间实现雷达工作频率快速捷变，也就是说，当前脉冲和下一个脉冲的工作频率是不一样的，又要能够有效的获取反射信号的相位信息。这种雷达一方面具有了传统捷变频雷达优异的反侦察、抗干扰能力，又可以利用信号的相位实现相参积累，运动目标处理，高分辨成像的能力，具有非常高的应用价值。
相参捷变频雷达在雷达探测和电子对抗中具有重要的意义。在雷达理论与雷达技术中，相参处理的一个重要价值在于可以对接收的信号进行运动目标处理，例如运动目标指示(Moving Target Indication,MTI)技术和运动目标检测(Moving Target Detection,MTD)技术，均可以很好的将雷达接收到的回波信号中，来抑制静止目标的回波(杂波)，剩下来自运动目标的回波，从而达到提高信杂比，达到提高运动目标探测能力的目的。
在现有技术中，对雷达抗干扰的技术主要包括：
1，动目标显示(MTI)技术。MTI雷达利用动目标回波的多普勒频移来区分动目标和固定目标。在MTI结构的雷达中，射频振荡器向发射脉冲的脉冲放大器馈送能量。同时，射频振荡器还作为确定回波信号相位的相位基准。在发射脉冲的间隔时间内，相位信息储存在脉冲重复间隔(PRI)存储器中，并且还与前一个发射脉冲的相位信息相减。只有当回波信号为动目标回波时，减法器才有输出。MTI的相参处理是基于不同周期回波间的相位相关性,而频率捷变则破坏了种相关性，造成杂波抑制性能的较大损失，因此在既采用频率捷变技术又采用MTI滤波的相参处理雷达中会出现两者不兼容的矛盾。
2，动目标检测(MTD)技术。基于MTI原理，在MTD中，信号处理机使用若干个并行的多普勒滤波器，滤波器不同的通带可以用来检测不同运动速度的目标。在现代雷达中，通过这些处理方法，实现一个完整的信号处理系统，从而获得良好的杂波抑制。对MTD相参雷达来说，为了获得运动目标的速度信息，必须测出不同速度目标的回波信号相对于发射信号的相位变化值，运动目标回波的相位由于多普勒效应产生，同时也与发射信号的载频相关。在频率捷变雷达中，由于相邻脉冲的载频不同，这就使相同速度的目标在不同载频情况下的回波相位也发生变化，因而不能很好检测运动目标的速度。
3，脉冲成组捷变的杂波抑制技术。脉冲成组捷变是指发射一组频率相同的脉冲后,再跳到新的频率上发射另一组脉冲。对于成组捷变的方式，杂波抑制及动目标检测需要在脉冲组内进行，由于组内脉冲频率相同，可以进行相参处理及杂波抑制。然而，采用这种方式的雷达系统，组内脉冲的个数限制了相参积累的脉冲个数，而当组内脉冲过多时，会影响雷达的频率捷变性能，增加雷达系统被侦察干扰机截获和跟踪的概率，使雷达系统抗干扰性能下降。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此，本发明的目的在于提出一种相参捷变频雷达杂波抑制算法和系统，能够抑制相参捷变频雷达回波信号中的来之静止物体反射的杂波能量，同时积累来自运动目标的能量，从而实现相参捷变频雷达对运动目标的检测。
为了实现上述目的，本发明的第一方面的实施例公开了一种相参捷变频雷达杂波抑制算法，包括以下步骤：
步骤1将要进行杂波抑制和相参积累的雷达基带回波信号排列成回波信号矩阵；
步骤2通过计算杂波抑制矩阵，抑制所述回波信号中的杂波分量，保留运动目标的信号分量；
步骤3将杂波抑制后的回波信号进行相参积累。
根据本发明实施例的相参捷变频雷达杂波抑制算法，算法可以有效的抑制杂波能量，从而避免了在低信噪比情况下，杂波的“旁瓣平台”掩盖运动目标，造成目标漏检；可以在检测运动目标的同时，获得目标的径向运动速度信息，同时得到目标的高分辨距离像，从而实现目标的速度、距离同时高分辨探测；第三，计算量较低。
另外，根据本发明上述实施例的相参捷变频雷达杂波抑制算法还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，在步骤1中，具体实现方式为，将一个相参积累间隔中，不同脉冲的回波采样数据排列成一个矩阵，所述矩阵的行数等于脉冲个数，矩阵的列数等于每个脉冲的采样点个数。
进一步地，在步骤2中，具体包括以下步骤：
步骤2.1根据雷达天线的指标参数与运动状态、回波数据，计算得到需要抑制的杂波所对应的反射体速度范围；
步骤2.2根据相参捷变频雷达的波形参数和所述杂波所对应的反射体速度范围，计算得到杂波抑制矩阵；
步骤2.3通过对所述杂波抑制矩阵进行乘法计算，抑制回波信号中的杂波分量。
进一步地，在步骤3中，具体包括以下步骤：
步骤3.1根据运动目标的速度，计算生成速度补偿向量，采用矩阵哈达马积的方式，补偿目标速度引入的信号相位；
步骤3.2将速度补偿后的不同脉冲的回波信号进行相参积累。
进一步地，在步骤2.1中，设定所述杂波对应反射体速度范围，具体包括根据雷达及环境的相关参数，假定来自相对雷达天线径向速度在[vmin,vmax]区间内的反射体的回波信号为杂波。
进一步地，在步骤2.2中，所述杂波抑制矩阵的计算包括以下步骤：
步骤2.2.1初始化杂波流形矩阵R
构造一N行，L×M列的全零矩阵R，其中，L和M的计算方式如下：
M＝(ΔF/Δf)+1
其中，计算相参积累的所有脉冲的工作频率中任意两个所述工作频率差值，ΔF为取所述差值的最大值，Δf为取所述差值的最小公约数；
L＝ceil[(vmax-vmin)/Δv]
其中，Δv＝c·fp/f0，vmax是需要抑制的杂波对应的最大速度，vmin为需要抑制的杂波对应的最小速度，c为光速，fp为脉冲重复频率，f0为相参积累的所有脉冲的工作频率的最小值，ceil(·)为向上取整函数；
步骤2.2.2计算杂波流形矩阵R
杂波流形矩阵第n行，第kM+m(0≤k≤L-1,0≤m≤M-1)列的元素Rn,kM+m为
其中，fn为第n个脉冲的工作频率；
步骤2.2.3对杂波流形矩阵R进行奇异值分解
R＝U∑V
其中，∑为一对角矩阵，U、V均为所述对角矩阵中的元素，对角线元素均为奇异值，且对角线元素的绝对值从左上到右下依次减小；
步骤2.2.4构造杂波抑制矩阵；杂波抑制矩阵P
通过以下的计算：
P＝I–CCH
其中，C＝U[1:LM]，表示矩阵C为前述矩阵U中，第1个到第LM个列向量组成的子阵，CH表示矩阵C的共轭转置，I表示N行，N列的单位矩阵，矩阵P是N×N维的矩阵。
进一步地，根据权利要求3所述的相参捷变频雷达杂波抑制算法，其特征在于，在步骤2.3中，杂波抑制通过如下矩阵计算完成
D’＝PD
其中，D为前述回波信号排列模块得到的N维回波信号向量，P为前述步骤2得到的杂波抑制矩阵，D’为抑制掉杂波能量后的N维信号向量。
此外，本发明的另一方面的实施例还提出了一种相参捷变频雷达杂波抑制系统，包括：
信号排列模块，将要进行杂波抑制和相参积累的雷达基带回波信号排列成回波信号矩阵；
杂波抑制模块，通过矩阵计算，抑制信号中的杂波分量，保留运动目标的信号分量；以及
相参积累模块，将杂波抑制后的回波信号进行相参积累。
根据本发明实施例的相参捷变频雷达杂波抑制系统，能够抑制信号中的杂波分量，保 留运动目标的信号分量；提升目标信噪比，获得目标的速度信息，获得目标的距离维高分辨图像。
另外，根据本发明上述实施例的相参捷变频雷达杂波抑制系统还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述信号排列模块包括数据排列器，将一个相参积累间隔中，不同脉冲的回波采样数据排列成一个矩阵。
进一步地，所述杂波抑制模块包括：
杂波学习器，根据雷达天线的指标参数与运动状态、回波数据，得出需要抑制的杂波所对应的反射体速度范围；
杂波抑制矩阵生成器，根据相参捷变频雷达波形参数和所述杂波所对应的反射体速度范围，计算得到杂波抑制矩阵；以及
杂波抑制器，通过对所述杂波抑制矩阵进行乘法计算，抑制回波信号中的杂波分量。
进一步地，所述相参积累模块包括：
速度补偿器，根据运动目标的速度，计算生成速度补偿向量，采用矩阵哈达马积的方式，补偿目标速度引入的信号相位；以及
相参积累器，将速度补偿后的不同脉冲的回波信号进行相参积累。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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实施例和附图。其中：
图1表示了本发明相参捷变频雷达杂波抑制算法结构原理图；
图2表示了本发明信号重排列模块工作原理图；
图3表示了本发明杂波抑制模块结构原理图；
图4表示了本发明杂波抑制模块中杂波抑制矩阵生成器的算法步骤图；
图5表示了本发明相参积累模块结构原理图；
图6表示了本发明数据排列与累加器模块的结构原理图；
图7表示了本发明对某分辨单元进行杂波抑制前和杂波抑制后的效果对比图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
以下结合附图描述根据本发明实施例的一种具有驾驶风格识别的自动变速器换挡控制方法。
图1表示了本发明相参捷变频雷达杂波抑制算法结构原理图。请参照图1，显示出了本发明相参捷变频雷达杂波抑制算法000的结构原理图。
相参捷变频雷达杂波抑制算法000包括：信号排列模块100，用于将相参积累的N个脉冲的回波信号采样值排列成一个N行回波信号矩阵；杂波抑制模块200，用于通过信号处理的方法，消除回波信号中的杂波分量，实现信号-杂波比(信杂比)的提升；相参积累模块300，用于将杂波抑制后的信号进行相参积累，提高信噪比，同时获取目标的高分辨距离与速度信息。
其中，信号排列时间顺序排列的每个脉冲的回波基带采样信号。由于雷达目标的距离对应于回波信号相对发射信号的时延，信号排列模块将相参积累的N个脉冲中， 对应发射信号具有相同时N个采样点的采样值排列为一个N维列向量。
其中，杂波抑制模块200的2中输入为前文所述的回波信号向量。输出为抑制杂波后的回波信号向量。
其中，相参积累模块300的输入为前文所述的抑制杂波后的回波信号向量，输出为相参积累结果。通过相参积累结果，可以检测运动目标，获取目标速度，获取目标高分辨距离像。
图2表示了本发明信号重排列模块工作原理图。请参照图2，显示了信号排列模块100的工作原理图。信号排列模块100包括：时延计数器110，用于记录当前采样点在本脉冲内对应的时延序号；数据缓存器120，用于记录缓存N×1维的回波信号向量。
其中，脉冲计数器110的工作原理如下：同步脉冲信号标志每个脉冲周期的开始(例如，雷达系统的主脉冲同步信号)，相参处理间隔同步信号102标志当前相参积累周期开始。当同步信号102到来时，将计数器110清零。之后，同步信号101到来时，计数器110进行如下操作：若为相参积累间隔中的第一个脉冲，则计数器输出为0，其余的计数器输出加1，直至第N个脉冲到来，计数器输出为N-1。脉冲计数器110输出值作为数据缓存器120的地址。
其中，数据缓存器120为复数组数，共有N×1维。具体的实施方式可以根据算法的硬件实现平台进行相应的调整。新到来的回波采样信号103被保存到前文所述的，以脉冲计数器110输出值为地址的存储单元内。当地N个回波采样信号存储完成之后，信号排列模块100输出回波信号向量121。
图3表示了本发明杂波抑制模块结构原理图。请参照图3，显示了杂波抑制模块200的结构原理图。杂波抑制模块200包括：杂波判定器210，用于判定需要抑制的杂波对应的反射体速度范围；杂波抑制矩阵生成器220，用于计算生成杂波抑制矩阵221；杂波抑制器230，用于通过矩阵乘法实现抑制回波信号中的杂波分量。
其中，杂波判定器210根据雷达系统参数201(如天线方向图，运载平台速度等)和环境参数202(如风速，浪高等)，给出需要抑制的杂波对应的反射体相对于雷达天线的径向速度范围211，表示为[vmin,vmax]区间。
图4表示了本发明杂波抑制模块中杂波抑制矩阵生成器的算法步骤图。请参照图4，杂波抑制矩阵生成器220的算法流程，具体如下：
步骤221，初始化杂波流形矩阵R。构造一N行，L×M列的全零矩阵R。其中，L和M的计算方式如下：
M＝(ΔF/Δf)+1
其中，ΔF为相参积累的所有脉冲的工作频率两两间频率差的最大值。Δf为相参积累的所有脉冲的工作频率，两两频率差值的最小公约数。例如，相参积累间隔内共有四个频率，分别为9GHz，9.1GHz，9.4GHz，9.9GHz。那么，ΔF＝0.9GHz，Δf＝0.1GHz，M＝10。
L＝ceil[(vmax-vmin)/Δv]
其中，Δv＝c·fp/f0，vmax是需要抑制的杂波对应的最大速度，vmin为需要抑制的杂波对应的最小速度。需要注意的是，这里速度为有符号的量，即朝向雷达天线而来的速度为正，远离雷达天线而去的速度为负。c为光速，fp为脉冲重复频率，f0为相参积累的所有脉冲的工作频率的最小值。ceil(·)为向上取整函数。
步骤222，计算杂波流形矩阵R。杂波流形矩阵第n行，第kM+m(0≤k≤L-1,0≤m≤M-1)列的元素Rn,kM+m为
其中，fn为第n个脉冲的工作频率。按照上式，遍历的所有N行，L×M列元素，即可得到。
步骤223，对杂波流形矩阵R进行奇异值分解，
R＝U∑V
其中，∑为一对角矩阵，对角线元素为奇异值，且对角线元素的绝对值从左上到右下依次减小。
步骤224，构造杂波抑制矩阵。杂波抑制矩阵P通过下面的计算得到：
P＝I–CCH
其中，C＝U[1:LM]，表示矩阵C为前述矩阵U中，第1个到第LM个列向量组成的子阵。CH表示矩阵C的共轭转置，I表示N行，N列的单位矩阵。矩阵P是N×N维的矩阵。
其中，杂波抑制器230，通过如下矩阵计算完成
D’＝PD
上式中D为前述回波信号排列模块得到的回波信号向量，维度为N×1。P为前述步骤2得到的杂波抑制矩阵，D’为抑制掉杂波分量后的信号矩阵，维度与D相同，同样是N×1维。
图5表示了本发明相参积累模块结构原理图。请参考图5，显示了相参积累模块300的结构原理图。相参积累模块300包括如下操作：进行一个循环310，遍历所有可能的目标速度。并在每次循环中，通过速度相位补偿器320和相参积累器330进行如下操作：假设目标速度为v，利用速度相位补偿器320，用于根据前述设定的目标速度， 计算生成速度相位补偿向量，并补偿信号中由于目标速度引入的相位。相参积累器330，用于对于不同可能的目标速度，将速度相位补偿后的信号进行相参积累，并形成“速度-距离二维平面”335。
其中，速度相位补偿器320的具体原理是，设目标可能的速度为v，当前要补偿的信号采样于第n个脉冲，那么生成速度相位补偿值为
然后将杂波抑制后的第n个脉冲的信号乘以[cv]n，即得到补偿后的信号
完成速度补偿，得到补偿后的信号向量321。
其中，相参积累器330包括，数据排列与累加器331，逆快速傅立叶变换器(IFFT)332，求模器333。
图6表示了本发明数据排列与累加器模块的结构原理图。请参考图6，显示了数据排列与累加器331的结构原理图。数据排列与累加器331的作用是将补偿后的信号向量321中，对应相同发射频率的信号分别加和到一起，其具体原理解释如下：第一步设置M维全零向量m(v)；第二步将前述速度补偿器输出的补偿后信号向量中，相同发射频率的脉冲对应的元素加和到一起，即到进行如下操作：
[m(v)]m＝[m(v)]m+[e(v)]n,其中(fn-f0)/Δf＝m
在e(v)的所有N个元素均进行完上述数据排列与累加操作后，采用逆快速傅立叶变换器332对上述M维列向量m(v)进行IFFT变换，得到M维向量r(v)。逆快速傅立叶变换是进行以下操作，假设列向量r的第k,k＝0,1,…,M-1个元素为[r]k，那么
可以证明，r(v)是速度为v的目标的高分辨距离像。这样，对于所有可能的目标速度，我们均可以得到一个M维列向量r(v)，将所有这些列向量排列成一个矩阵，即得到前文所述的“速度-距离”二维平面335，即相参积累结果。
在前文所述的“速度-距离”二维平面335基础上，可以根据噪声功率和雷达可以容忍的虚警概率设定检测门限。对于“速度-距离”二维平面上中的所有元素，若其幅度值大于该门限，即可判断为运动目标346。同时，该元素对应的“速度”v即为该目标相对雷达天线的径向速度347。速度v对应的向量r(v)即为该目标对应的高分辨距离像348。
图7表示了本发明对某分辨单元进行杂波抑制前和杂波抑制后的效果对比图。请参考图7，展示了应用所述杂波抑制算法的效果图。在本次实验中，在某距离单元内存在一辆静止车辆和一辆运动车辆。左图和右图分别为对此距离单元进行杂波抑制处理前和杂波抑制处理后的高分辨距离-速度图。对于抑制前的处理结果，位于平面零速度的位置存在一个强的目标，对应静止车辆的杂波；对于抑制后的处理结果，一些目标分布位于平面-50Km/h对应的一些细分辨单元上，对应运动车辆的回波。对比杂波抑制前后的处理结果我们可以看到，未抑制时运动目标由于幅值小被隐藏在大目标的旁瓣平台里无法分辨。抑制后零速度的目标杂波被有效的抑制，同时平面其他部分的旁瓣平台也显著降低，显现出了位于非零速度上的小目标，显现了所述算法的有效性。
另外，本发明实施例的相参捷变频雷达杂波抑制方法及系统的其它构成以及作用对于本领域的技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (5)

1.相参捷变频雷达杂波抑制算法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1将要进行杂波抑制和相参积累的雷达基带回波信号排列成回波信号矩阵；
步骤2通过计算杂波抑制矩阵，抑制所述回波信号中的杂波分量，保留运动目标的信号分量，
步骤2.1根据雷达天线的指标参数与运动状态、回波数据，计算得到需要抑制的杂波所对应的反射体速度范围；
步骤2.2根据相参捷变频雷达的波形参数和所述杂波所对应的反射体速度范围，计算得到杂波抑制矩阵；
步骤2.2.1初始化杂波流形矩阵R
构造一N行，L×M列的全零矩阵R，其中，L和M的计算方式如下：
M＝(ΔF/Δf)+1
其中，计算相参积累的所有脉冲的工作频率中任意两个所述工作频率差值，ΔF为取所述差值的最大值，Δf为取所述差值的最小公约数；
L＝ceil[(vmax-vmin)/Δv]
其中，Δv＝c·fp/f0，vmax是需要抑制的杂波对应的最大速度，vmin为需要抑制的杂波对应的最小速度，c为光速，fp为脉冲重复频率，f0为相参积累的所有脉冲的工作频率的最小值，ceil(·)为向上取整函数；
步骤2.2.2计算杂波流形矩阵R
杂波流形矩阵第n行，第kM+m(0≤k≤L-1,0≤m≤M-1)列的元素Rn,kM+m为
其中，fn为第n个脉冲的工作频率；
步骤2.2.3对杂波流形矩阵R进行奇异值分解
R＝U∑V
其中，∑为一对角矩阵，U、V均为所述对角矩阵中的元素，对角线元素均为奇异值，且对角线元素的绝对值从左上到右下依次减小；
步骤2.2.4构造杂波抑制矩阵；杂波抑制矩阵P
通过以下的计算：
P＝I–CCH
其中，C＝U[1:LM]，表示矩阵C为前述矩阵U中，第1个到第LM个列向量组成 的子阵，CH表示矩阵C的共轭转置，I表示N行，N列的单位矩阵，矩阵P是N×N维的矩阵；
步骤2.3通过对所述杂波抑制矩阵进行乘法计算，抑制回波信号中的杂波分量；
步骤3将杂波抑制后的回波信号进行相参积累。
2.根据权利要求1所述的相参捷变频雷达杂波抑制算法，其特征在于，在步骤1中，具体实现方式为，将一个相参积累间隔中，不同脉冲的回波采样数据排列成一个矩阵，所述矩阵的行数等于脉冲个数，矩阵的列数等于每个脉冲的采样点个数。
3.根据权利要求1所述的相参捷变频雷达杂波抑制算法，其特征在于，在步骤3中，具体包括以下步骤：
步骤3.1根据运动目标的速度，计算生成速度补偿向量，采用矩阵哈达马积的方式，补偿目标速度引入的信号相位；
步骤3.2将速度补偿后的不同脉冲的回波信号进行相参积累。
4.根据权利要求1所述的相参捷变频雷达杂波抑制算法，其特征在于，在步骤2.1中，设定所述杂波对应反射体速度范围，具体包括根据雷达及环境的相关参数，假定来自相对雷达天线径向速度在[vmin,vmax]区间内的反射体的回波信号为杂波。
5.根据权利要求1所述的相参捷变频雷达杂波抑制算法，其特征在于，在步骤2.3中，杂波抑制通过如下矩阵计算完成
D’＝PD
其中，D为前述步骤1得到的回波信号矩阵，所述回波信号矩阵为N维回波信号向量，P为前述步骤2得到的杂波抑制矩阵，D’为抑制掉杂波能量后的N维信号向量。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106093896B (zh) * 2016-06-03 2018-06-19 山东省科学院自动化研究所 一种快速检测和估计脉冲多普勒雷达脉冲抖动的方法
CN106886177B (zh) * 2016-12-16 2020-07-17 北京华航无线电测量研究所 一种雷达信号处理系统
CN106646446B (zh) * 2017-03-15 2019-03-08 中国人民解放军国防科学技术大学 脉冲压缩捷变频雷达的动目标检测方法
CN107356908B (zh) * 2017-06-23 2020-07-03 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种捷变频信号相参积累方法
CN110531326B (zh) * 2018-05-24 2023-06-30 中安锐达(南京)电子科技有限公司 低慢小雷达对地杂波抑制的发射波束控制算法
CN109143179B (zh) * 2018-07-26 2020-10-30 清华大学 一种基于变重频技术的捷变频雷达信号处理方法及装置
CN109856609B (zh) * 2019-01-02 2023-06-16 成都纳雷科技有限公司 一种去除雷达盲速的波形生成方法
CN110109076B (zh) * 2019-04-24 2022-04-08 西安电子科技大学 基于相位对消捷变相参雷达杂波抑制的目标检测方法
CN110109078B (zh) * 2019-05-05 2022-04-08 西安电子科技大学 基于相参频率捷变雷达的速度解模糊方法
CN110095765B (zh) * 2019-05-21 2022-05-17 西安电子科技大学 捷变频雷达的高分辨多普勒重构方法
CN111142083B (zh) * 2020-02-27 2022-05-03 西北核技术研究院 一种短脉冲非相参雷达中频回波构建方法
CN112014807B (zh) * 2020-08-17 2024-03-26 西安电子科技大学 一种频率捷变雷达的自适应杂波抑制方法
CN112485772B (zh) * 2020-11-28 2023-11-10 中国电子科技集团公司第二十研究所 一种脉间捷变频雷达杂波抑制方法
CN112881982B (zh) * 2021-01-18 2022-11-15 中国人民解放军海军航空大学 一种捷变频雷达抑制密集转发干扰方法
CN113064150B (zh) * 2021-03-17 2024-04-26 深圳安智杰科技有限公司 一种待测目标的距离及速度的确定方法、装置、雷达设备
CN113640761B (zh) * 2021-06-18 2024-03-01 北京理工雷科电子信息技术有限公司 一种频率捷变雷达抗脉间假目标的信号处理方法
CN113589250B (zh) * 2021-07-29 2024-02-23 上海无线电设备研究所 一种稀疏学习的相参捷变频雷达距离高分辨处理方法
CN115061090B (zh) * 2022-04-13 2024-09-27 中国人民解放军国防科技大学 全息穿透成像雷达表层杂波抑制方法、装置、系统及介质
CN115453490B (zh) * 2022-11-10 2023-03-24 艾索信息股份有限公司 基于雷达信号的相干积累方法、装置、设备及存储介质
CN118534431A (zh) * 2024-07-24 2024-08-23 烟台北方星空自控科技有限公司 一种多目标雷达信号多普勒频移的改进型算法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5760734A (en) * 1996-11-18 1998-06-02 Lockheed Martin Corp. Radar clutter removal by matrix processing
US6184820B1 (en) * 1984-11-29 2001-02-06 Lockheed Martin Corp. Coherent pulse radar system
CN101819269A (zh) * 2010-03-19 2010-09-01 清华大学 非均匀杂波环境下空时自适应处理方法
CN102565763A (zh) * 2011-12-12 2012-07-11 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种自适应杂波抑制动目标信号处理技术及实现方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5566261B2 (ja) * 2010-11-05 2014-08-06 三菱電機株式会社 レーダ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6184820B1 (en) * 1984-11-29 2001-02-06 Lockheed Martin Corp. Coherent pulse radar system
US5760734A (en) * 1996-11-18 1998-06-02 Lockheed Martin Corp. Radar clutter removal by matrix processing
CN101819269A (zh) * 2010-03-19 2010-09-01 清华大学 非均匀杂波环境下空时自适应处理方法
CN102565763A (zh) * 2011-12-12 2012-07-11 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种自适应杂波抑制动目标信号处理技术及实现方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Cognitive random stepped frequency radar with sparse recovery";T Huang等;《IEEE transactions on aerospace and electronic systems》;20140721;第50卷(第2期);第858-870页 *
"Radar sea clutter suppression and target indication with a spatial tracking filter";LIU Jingyao等;《Tsinghua science and technology》;20100430;第15卷(第2期);第228-234页 *
"空时自适应杂波抑制";伍勇;《中国博士学位论文全文数据库信息科技辑》;20090815;全文 *

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