CN115113161A - 一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，包括：获取雷达天线阵列接收到的回波数据矩阵；根据雷达的多普勒分辨率和多普勒频率，确定K个多普勒通道的中心频率；根据中心频率和预设的锥削权系数，确定时域深加权的快速傅里叶变换矩阵；根据快速傅里叶变换矩阵和匀加速平台的加速度，确定M×1维时域补偿矢量，并根据补偿矢量构造第一变换矩阵；根据第一变换矩阵构造空时降维矩阵后，获得经空时降维矩阵处理的L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

本发明对快速傅里叶变换矩阵补偿目标方向的加速度二次项，在遏制目标多普勒扩散的同时，使得主瓣指向附近的杂波也得到了补偿，从而提高了雷达的杂波抑制和目标检测性能。

Description

一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法。

背景技术

相较于地基雷达，将雷达搭载在高空飞行的平台上可以获得对地面和低空目标更广阔的探测范围，进行更加灵活地快速部署。但是，雷达下视工作时，感兴趣的慢速小目标往往会湮没在地杂波之中，因此在目标检测之前要进行杂波抑制。STAP(Space TimeAdaptive Processing，空时自适应处理)技术可以利用系统的空时二维自由度，按照杂波二维频域特性自适应地形成零陷，达到有效抑制杂波的目的。

目前，经典STAP方法都默认将雷达平台在一个CPI(Coherent ProcessingInterval，相干处理间隔)内的运动近似为匀速直线的“理想运动”，对平台速度变化在一个CPI内不可忽略的变速运动研究相对较少。近年来，空中平台的发展逐渐趋于无人化和高机动化，这些先进匀加速平台在工作时大多会采取快速机动变轨的方式来躲避敌方雷达探测和导弹拦截，可能导致平台速度变化在一个CPI内不可忽略，传统的匀速直线运动假设模型不再适用。因此，有必要考虑平台更复杂运动的影响。

对于一个杂波散射点，当平台变速运动时，其多普勒频率在一个CPI内的不同脉冲时刻是不同的，可以理解为是由于平台变速运动造成雷达在空间上非均匀采样引起的。显然，在平台变速运动的情况下，雷达的杂波特性相较平台理想运动时发生了变化，继续使用针对平台理想运动假设提出的传统STAP方法可能面临着性能下降的问题。

现有技术中还存在一种多普勒局域化STAP方法，即EFA方法。EFA方法针对平台匀速直线运动所开发，该方法在对回波数据进行多普勒局域化处理时使用了范德蒙形式的快速傅里叶变换矩阵，这在平台匀速直线运动的假设下是合理的，原因是平台匀速直线运动时的目标采样时域相位与脉冲序号呈线性关系，此时只需选用合适频率的多普勒滤波器进行匹配滤波即可实现目标积累和杂波抑制。而当平台匀加速运动时，无论是杂波还是目标，多普勒频率在一个CPI内都不再固定，而是随脉冲时变。受此影响，目标和杂波点的时域导向矢量也不再是范德蒙形式，而是多了一项和平台加速度、主波束指向有关的二次相位项，且该二次相位项的取值还与脉冲序号的平方成正比。

因此，使用传统范德蒙形式的快速傅里叶变换矩阵处理匀加速回波数据时，将无法有效积累目标输出能量，导致目标散焦和杂波抑制性能下降的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，包括：

获取雷达天线阵列接收到的回波数据矩阵；所述雷达搭载于匀加速平台上，所述回波数据矩阵的维度为NM×L，其中，N表示所述天线阵列的阵元数，M表示一个相干处理间隔内相干脉冲数，L表示所述回波数据矩阵中包含的距离单元数；

根据所述雷达的多普勒分辨率和多普勒频率，确定K个多普勒通道的中心频率，所述多普勒通道数K与一个相干处理间隔内相干脉冲数M相等；

根据所述中心频率和预设的锥削权系数，确定时域深加权的快速傅里叶变换矩阵；

根据所述快速傅里叶变换矩阵和所述匀加速平台的加速度，确定M×1维时域补偿矢量，并根据所述补偿矢量构造第一变换矩阵；

根据所述第一变换矩阵构造空时降维矩阵后，获得经所述空时降维矩阵处理的L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

在本发明的一个实施例中，所述根据所述雷达的多普勒分辨率和多普勒频率，确定K个多普勒通道的中心频率的步骤，包括：

根据所述雷达的多普勒分辨率，将多普勒频率[-f_r/2,f_r/2]等间隔划分为K个多普勒通道；

按照如下公式确定所述K个多普勒通道的中心频率：

其中，

表示第k个多普勒通道的中心频率，f_r表示雷达发射相干脉冲的重复频率，ΔB表示所述雷达的多普勒分辨率，其中，

在本发明的一个实施例中，所述时域深加权的快速傅里叶变换矩阵为：F＝[f₁ f₂… f_k … f_K]；

其中，

{g₀,g₁,…,g_M-1}表示预设的锥削权系数，

表示虚数，(·)^T表示转置运算。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述快速傅里叶变换矩阵和所述匀加速平台的加速度，确定M×1维时域补偿矢量，并根据所述补偿矢量构造第一变换矩阵的步骤，包括：

根据所述匀加速平台的加速度，确定各脉冲的时域补偿相位φ_m；

根据所述各脉冲的时域补偿相位φ_m，确定M×1维时域补偿矢量p，

根据所述M×1维时域补偿矢量p，构造第一变换矩阵Q，Q＝[q₁ q₂ … q_k … q_K]；其中，q_k表示第一变换矩阵Q的第k列，⊙表示Hadamard积。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述第一变换矩阵构造空时降维矩阵后，获得经所述空时降维矩阵处理的L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

的步骤，包括：

针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵；

根据所述回波数据矩阵，计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据、杂波加噪声协方差矩阵以及目标空时导向矢量；

根据所述杂波加噪声协方差矩阵和目标空时导向矢量，计算第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量；

利用所述自适应权矢量对第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据滤波，得到第l个距离单元、第k个多普勒通道的滤波输出z_l,k；

令k的取值加1，并返回所述针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，得到第l个距离单元、所有速度搜索通道的滤波输出

令l得取值加1，并返回所述针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，得到L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

在本发明的一个实施例中，所述针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，包括：

针对第l个距离单元，选取第k个多普勒通道相邻的t个多普勒通道作为辅助通道；

根据所述辅助通道和所述第一变换矩阵，确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵：

其中，

表示Kronecker积，⊙表示Hadamard积，I_N表示空域降维矩阵，为N×N维单位阵。

在本发明的一个实施例中，所述根据所述回波数据矩阵，计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据、杂波加噪声协方差矩阵以及目标空时导向矢量的步骤，包括：

根据所述回波数据矩阵，计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据：

利用第l个距离单元前后相邻的L₀个训练距离单元估计得到经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的杂波加噪声协方差矩阵：

计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的目标空时导向矢量：

式中，(·)^H表示共轭转置运算，x_l表示NM×L维回波数据矩阵的第l列，

表示经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据，

表示经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的杂波加噪声协方差矩阵，s表示目标原始空时导向矢量，

表示经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的目标空时导向矢量。

在本发明的一个实施例中，

其中，s_t表示目标时域导向矢量，s_s表示目标空域导向矢量，d表示阵元间距，λ表示载波波长，a表示所述匀加速平台的加速度，f_r表示雷达脉冲重复频率，v₀表示匀加速平台初始速度，v_tar表示目标径向速度，

和θ₀分别表示目标的俯仰角和方位角，θ_α为天线轴向与速度方向夹角。

在本发明的一个实施例中，按照如下公式计算所述第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量：

其中，

表示第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量。

在本发明的一个实施例中，所述第l个距离单元、第k个多普勒通道的滤波输出

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，该方法通过对传统快速傅里叶变换矩阵补偿了目标方向的加速度二次项，使得原本散焦在几个多普勒通道的目标重新聚拢到一个多普勒通道，在遏制目标多普勒扩散的同时，使得主瓣指向附近的杂波也得到了补偿，从而有效提高了雷达的杂波抑制和目标检测性能。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的一种流程图；

图2是本发明实施例提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的一种示意图；

图3是本发明实施例提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的另一种流程图；

图4是本发明实施例提供的不同多普勒通道数DopNum下目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的改善因子图；

图5a是利用现有的EFA方法处理匀加速数据后的距离-多普勒图；

图5b是利用现有的EFA方法处理匀加速数据后目标1的位置示意图；

图5c是利用现有的EFA方法处理匀加速数据后目标2的位置示意图；

图6a是利用目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法处理匀加速数据后的距离-多普勒图；

图6b是利用目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法处理匀加速数据后目标1的位置示意图；

图6c是利用目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法处理匀加速数据后目标2的位置示意图；

图7是本发明实施例提供的改善因子对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明实施例提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的一种流程图。如图1所示，本发明实施例提供一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，包括：

S1、获取雷达天线阵列接收到的回波数据矩阵；雷达搭载于匀加速平台上，回波数据矩阵的维度为NM×L，其中，N表示天线阵列的阵元数，M表示一个相干处理间隔内相干脉冲数，L表示回波数据矩阵中包含的距离单元数；

S2、根据雷达的多普勒分辨率和多普勒频率，确定K个多普勒通道的中心频率，多普勒通道数K与一个相干处理间隔内相干脉冲数M相等；

S3、根据中心频率和预设的锥削权系数，确定时域深加权的快速傅里叶变换矩阵；

S4、根据快速傅里叶变换矩阵和匀加速平台的加速度，确定M×1维时域补偿矢量，并根据补偿矢量构造第一变换矩阵；

S5、根据第一变换矩阵构造空时降维矩阵后，获得经空时降维矩阵处理的L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

可选地，上述步骤S2中，根据雷达的多普勒分辨率和多普勒频率，确定K个多普勒通道的中心频率的步骤，包括：

S201、根据雷达的多普勒分辨率，将多普勒频率[-f_r/2,f_r/2]等间隔划分为K个多普勒通道；

S202、按照如下公式确定K个多普勒通道的中心频率：

其中，

表示第k个多普勒通道的中心频率，f_r表示雷达发射相干脉冲的重复频率，ΔB表示雷达的多普勒分辨率，其中，

本实施例中，根据雷达的多普勒分辨率，可将整个空间多普勒频率[-f_r/2,f_r/2]等间隔划分并做归一化处理，得到K个多普勒通道；其中，雷达的多普勒分辨率

f_r表示雷达发射相干脉冲的重复频率；进一步地，确定各多普勒通道的中心频率，则第k个多普勒通道的中心频率为：

可选地，时域深加权的快速傅里叶变换矩阵为：F＝[f₁ f₂ … f_k … f_K]；

其中，

{g₀,g₁,…,g_M-1}表示预设的锥削权系数，

表示虚数，(·)^T表示转置运算。

可选地，上述步骤S4中，根据快速傅里叶变换矩阵和匀加速平台的加速度，确定M×1维时域补偿矢量，并根据补偿矢量构造第一变换矩阵的步骤，包括：

S401、根据匀加速平台的加速度，确定各脉冲的时域补偿相位φ_m；

S402、根据各脉冲的时域补偿相位φ_m，确定M×1维时域补偿矢量p，

S403、根据M×1维时域补偿矢量p，构造第一变换矩阵Q；其中，q_k表示第一变换矩阵Q的第k列，⊙表示Hadamard积。

在上述步骤S401中，根据平台加速度a和其他雷达系统参数，确定各脉冲的时域补偿相位φ_m，m∈{1,2,…,M}，m表示第m个脉冲。

具体而言，平台匀加速运动时，第m个脉冲的多普勒频率为：

其中，λ表示载波波长，a表示平台加速度，f_r表示雷达发射相干脉冲的重复频率，v₀表示匀加速平台初始速度，v_tar表示目标径向速度，ψ_v0表示目标方向速度锥角，其值也可写成：

式中，cos^-1(·)表示反余弦函数，

和θ₀分别表示目标俯仰角和方位角，θ_α表示天线轴向与速度方向夹角。

目标在一个CPI内的平均速度所对应的多普勒频率为：

因此，第m个脉冲的时域补偿相位φ_m表达式为：

其中，∫·表示取积分运算。

进一步地，根据所述各脉冲的时域补偿相位φ_m，确定M×1维时域补偿矢量p：

根据M×1维时域补偿矢量p，确定第一变换矩阵Q：

Q＝[q₁ q₂ … q_k … q_K]

其中，q_k为第一变换矩阵Q的第k列，其表达式为：

q_k＝f_k⊙p

式中，⊙表示Hadamard积。

可选地，上述步骤S5中，根据第一变换矩阵构造空时降维矩阵后，获得经空时降维矩阵处理的L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

的步骤，包括：

S501、针对第l个距离单元，根据第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵；

S502、根据回波数据矩阵，计算经空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据、杂波加噪声协方差矩阵以及目标空时导向矢量；

S503、根据杂波加噪声协方差矩阵和目标空时导向矢量，计算第l个距离单元、第k个多普勒通道的自适应权矢量；

S504、利用自适应权矢量对第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据滤波，得到第l个距离单元、第k个多普勒通道的滤波输出z_l,k；

S505、令k的取值加1，并返回步骤S501执行上述针对第l个距离单元，根据第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，得到第l个距离单元、所有速度搜索通道的滤波输出

S506、令l得取值加1，并返回步骤S501执行上述针对第l个距离单元，根据第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，得到L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

图3是本发明实施例提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的另一种流程图。请参见图3，本实施例中，首先令l＝1、k＝1，l∈{1,2,…,L}，k∈{1,2,…,K}，l表示第l个距离单元，k表示第k个多普勒通道。

假设空域不降维，时域上对第k个多普勒通道进行处理时，选取第k个多普勒通道左右各t个多普勒通道作为辅助通道，则第k个多普勒通道的空时降维矩阵B_k可表示为：

其中，

表示Kronecker积，⊙表示Hadamard积，I_N表示N×N维单位阵，即空域降维矩阵，[q_k-t … q_k-1 q_k q_k+1 … q_k+t]为时域降维矩阵。

上述步骤S502中，降维后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据

为：

其中，(·)^H表示共轭转置运算，x_l表示第l个距离单元的NM×1维回波数据，即NM×L维回波数据矩阵X的第l列。

进一步地，降维后第l个距离单元、第k个多普勒通道的杂波加噪声协方差矩阵

可使用第l个距离单元前后相邻的L₀个训练距离单元估计得到，即：

可选地，降维后第l个距离单元、第k个多普勒通道的目标空时导向矢量

为：

式中，s表示目标原始空时导向矢量，

s_t为目标时域导向矢量，s_s为目标空域导向矢量；

示例性地，

式中，d表示阵元间距，λ表示载波波长，a表示匀加速平台的加速度，f_r表示雷达脉冲重复频率，v₀表示匀加速平台初始速度，v_tar表示目标径向速度，

和θ₀分别表示目标的俯仰角和方位角，θ_α为天线轴向与速度方向夹角。

上述步骤S503中，可按照如下公式计算所述第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量：

其中，

表示第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量。

而后利用上述自适应权矢量对第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据滤波，得到滤波输出

接着，令k的值依次加1，并重复执行上述针对第l个距离单元，根据第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，直到k的取值为K，得到第l个距离单元，所有K个多普勒通道输出

令l的值依次加1，并重复执行上述针对第l个距离单元，根据第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，直到l的取值为L，得到所有L个距离单元、所有K个多普勒通道的最终滤波输出

下面通过仿真实验对上述目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法做进一步说明。

本实施例中，搭载在匀加速飞行平台上的雷达为相控阵雷达，天线为8元水平均匀线阵，一个相干处理间隔内包含400个相干脉冲，系统带宽0.5MHz，平台初始速度为120m/s，平台加速度为90m/s²，雷达脉冲重复频率为1000Hz；阵面构型选为前侧阵，主波束指向阵面法向；此外，实验添加2个目标，目标1位于第200号距离单元、第253号多普勒通道，信噪比为10dB，目标2位于第470号距离单元、第373号多普勒通道，信噪比为0dB。

另外，需要说明的是，目标所在的多普勒通道是指目标在一个CPI的中间时刻所占据的多普勒通道。

进一步地，基于上述模型，仿真实验中使用传统EFA方法和本发明提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法进行对比。

图4是本发明实施例提供的不同多普勒通道数DopNum下目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的改善因子图。如图4所示，当DopNum＝1时，由于系统不具备时域自适应的能力，仅空域自适应不能很好地滤除杂波，因此上述目标匀加速飞行雷达空时自适应处理方法的性能最差；当DopNum＝3时，系统在时域上可以使用3个多普勒通道的数据自适应地处理局域化杂波，因而大幅提高了系统性能，改善因子提高了约10dB。当DopNum>3时，系统能够获得比DopNum＝3时更好的性能，但这同时意味着更复杂的系统结构和更多的i.i.d.样本需求，考虑到DopNum>3时系统性能提升有限且可用i.i.d.样本较少的实际情况，接下来的仿真实验中都令DopNum＝3。

图5a是利用现有的EFA方法处理匀加速数据后的距离-多普勒图，图5b是利用现有的EFA方法处理匀加速数据后目标1的位置示意图，图5c是利用现有的EFA方法处理匀加速数据后目标2的位置示意图。请结合图5a-5c，目标1和目标2的输出分别为47.55dB、21.30dB，目标周围参考单元(取目标所在距离门的前8个距离门和后8个距离门)的平均输出分别为15.48dB、33.67dB。应当理解，EFA方法虽然可以通过空时自适应处理有效抑制旁瓣杂波，但由于平台加速，目标和杂波散射体的多普勒频率在脉冲间是时变的，传统范德蒙形式的变换矩阵不能将各脉冲回波能量有效积累，导致目标和杂波散射体散焦；相应地，受到主瓣杂波扩散的影响，雷达的MDV指标恶化，对慢速小目标的探测能力变差。因此，目标1可以被检测到，但在多普勒上扩散严重，目标2则湮没在主瓣杂波区。

图6a是利用目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法处理匀加速数据后的距离-多普勒图，图6b是利用目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法处理匀加速数据后目标1的位置示意图，图6c是利用目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法处理匀加速数据后目标2的位置示意图。如图6a-6c所示，目标1和目标2的输出分别为54.96dB、44.56dB，目标周围参考单元的平均输出分别为17.22dB、26.83dB，因此目标1和目标2都能被检测到。

由图5a-5c、6a-6c可知，相较于现有的EFA方法，本发明提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法处理匀加速数据之后，目标1的输出由47.55dB提高到54.96dB，目标2的输出由21.30dB提高到44.56dB。显然，目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法补偿了目标方向的加速度二次项，既实现了目标能量的积累，又使得主瓣指向附近的杂波得到了补偿，可以有效改善雷达的杂波抑制性能，提高雷达对慢速小目标的检测能力。

图7是本发明实施例提供的改善因子对比图。如图7所示，现有的EFA方法和上述目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法在旁瓣杂波区性能相当，但对于主瓣杂波区，由于两种方法都可以通过空时自适应处理很好地抑制旁瓣杂波，但因平台加速，目标和杂波散射体多普勒频率随脉冲时变，EFA无法有效积累目标增益，导致主杂波扩散，而本发明提供的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法补偿了传统快速傅里叶变换矩阵，可以有效抑制杂波并保护目标增益，解决了目标散焦问题，使得改善因子提高约20dB，性能明显优于EFA方法，可有效提高雷达的杂波抑制性能和目标检测性能。

通过上述各实施例可知，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，该方法通过对传统快速傅里叶变换矩阵补偿了目标方向的加速度二次项，使得原本散焦在几个多普勒通道的目标重新聚拢到一个多普勒通道，在遏制目标多普勒扩散的同时，使得主瓣指向附近的杂波也得到了补偿，从而有效提高了雷达的杂波抑制和目标检测性能。

在本发明的描述中，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

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必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，包括：

获取雷达天线阵列接收到的回波数据矩阵；所述雷达搭载于匀加速平台上，所述回波数据矩阵的维度为NM×L，其中，N表示所述天线阵列的阵元数，M表示一个相干处理间隔内相干脉冲数，L表示所述回波数据矩阵中包含的距离单元数；

根据所述雷达的多普勒分辨率和多普勒频率，确定K个多普勒通道的中心频率，所述多普勒通道数K与一个相干处理间隔内相干脉冲数M相等；

根据所述中心频率和预设的锥削权系数，确定时域深加权的快速傅里叶变换矩阵；

根据所述快速傅里叶变换矩阵和所述匀加速平台的加速度，确定M×1维时域补偿矢量，并根据所述补偿矢量构造第一变换矩阵；

根据所述第一变换矩阵构造空时降维矩阵后，获得经所述空时降维矩阵处理的L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

2.根据权利要求1所述的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述根据所述雷达的多普勒分辨率和多普勒频率，确定K个多普勒通道的中心频率的步骤，包括：

根据所述雷达的多普勒分辨率，将多普勒频率[-f_r/2,f_r/2]等间隔划分为K个多普勒通道；

按照如下公式确定所述K个多普勒通道的中心频率：

其中，

表示第k个多普勒通道的中心频率，f_r表示雷达发射相干脉冲的重复频率，ΔB表示所述雷达的多普勒分辨率，其中，

3.根据权利要求2所述的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述时域深加权的快速傅里叶变换矩阵为：F＝[f₁ f₂ … f_k … f_K]；

其中，

{g₀,g₁,…,g_M-1}表示预设的锥削权系数，

表示虚数，(·)^T表示转置运算。

4.根据权利要求3所述的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述根据所述快速傅里叶变换矩阵和所述匀加速平台的加速度，确定M×1维时域补偿矢量，并根据所述补偿矢量构造第一变换矩阵的步骤，包括：

根据所述匀加速平台的加速度，确定各脉冲的时域补偿相位φ_m；

根据所述各脉冲的时域补偿相位φ_m，确定M×1维时域补偿矢量p，

根据所述M×1维时域补偿矢量p，构造第一变换矩阵Q，Q＝[q₁ q₂ … q_k … q_K]；其中，q_k表示第一变换矩阵Q的第k列，⊙表示Hadamard积。

5.根据权利要求4所述的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述根据所述第一变换矩阵构造空时降维矩阵后，获得经所述空时降维矩阵处理的L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

的步骤，包括：

针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵；

根据所述回波数据矩阵，计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据、杂波加噪声协方差矩阵以及目标空时导向矢量；

根据所述杂波加噪声协方差矩阵和目标空时导向矢量，计算第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量；

利用所述自适应权矢量对第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据滤波，得到第l个距离单元、第k个多普勒通道的滤波输出z_l,k；

令k的取值加1，并返回所述针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，得到第l个距离单元、所有速度搜索通道的滤波输出

令l得取值加1，并返回所述针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，得到L个距离单元、K个多普勒通道的滤波输出

6.根据权利要求5所述的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述针对第l个距离单元，根据所述第一变换矩阵确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵的步骤，包括：

针对第l个距离单元，选取第k个多普勒通道相邻的t个多普勒通道作为辅助通道；

根据所述辅助通道和所述第一变换矩阵，确定第k个多普勒通道的空时降维矩阵：

其中，

表示Kronecker积，⊙表示Hadamard积，I_N表示空域降维矩阵，为N×N维单位阵。

7.根据权利要求6所述的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述根据所述回波数据矩阵，计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据、杂波加噪声协方差矩阵以及目标空时导向矢量的步骤，包括：

根据所述回波数据矩阵，计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据：

利用第l个距离单元前后相邻的L₀个训练距离单元估计得到经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的杂波加噪声协方差矩阵：

计算经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的目标空时导向矢量：

式中，(·)^H表示共轭转置运算，x_l表示NM×L维回波数据矩阵的第l列，

表示经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的回波数据，

表示经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的杂波加噪声协方差矩阵，s表示目标原始空时导向矢量，

表示经所述空时降维矩阵处理后第l个距离单元、第k个多普勒通道的目标空时导向矢量。

8.根据权利要求7所示的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，

其中，s_t表示目标时域导向矢量，s_s表示目标空域导向矢量，d表示阵元间距，λ表示载波波长，a表示所述匀加速平台的加速度，f_r表示雷达脉冲重复频率，v₀表示匀加速平台初始速度，v_tar表示目标径向速度，

和θ₀分别表示目标的俯仰角和方位角，θ_α为天线轴向与速度方向夹角。

9.根据权利要求7所述的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，按照如下公式计算所述第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量：

其中，

表示第l个距离单元第k个多普勒通道的自适应权矢量。

10.根据权利要求9所示的目标补偿的匀加速飞行雷达空时自适应处理方法，其特征在于，所述第l个距离单元、第k个多普勒通道的滤波输出

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