基于子空间投影的机载前视阵雷达杂波谱补偿

姜晖

摘 要：针对机载前视雷达阵中杂波谱对距离的依赖性，论文提出了一种基于杂波子空间变换的杂波谱补偿方法。该方法利用待检单元与训练单元的杂波子空间的关系变换矩阵，对给定的多普勒门数据进行处理，消除了杂波谱的非平稳性，从而构造出合理的杂波协方差矩阵。仿真证明，此方法可有效地改善杂波的非平稳性，提高了系统抑制杂波的性能。

关键词：子空间投影；前视阵雷达；杂波谱补偿

中图分类号：TN959.73 文献标识码：A

Abstract： In order to solve the problem of clutter spectrum diffusion in the forward-looking radar， a novel method is proposed. The method firstly obtains a transform matrix by fitting the clutter-subspace of the range gate under test with that of secondary range gate. The transform matrix is then applied to spatial data at a given Doppler gate to compensate clutter spectrum， and eliminate ground clutter heterogeneous. Finally， Simulation results verify the effectiveness of the proposed method.

Key words： subspace projection； forward-looking radar； clutter spectrum compensation

1 引言

当机载雷达处于非正侧阵时，杂波谱在空时分布上具有距离相关性，导致杂波谱的非均匀性，导致无法准确的协方差矩阵，使常规杂波抑制方法的性能严重下降。针对这个问题，国内外学者做了大量的工作减小杂波谱对距离依赖性。如多普勒频移法[1]、尺度变换法[2]，但这些方法或无法检出弱目标，或在硬件上的数量巨大，因此论文将借鉴空间投影[3]的方法，利用多级维纳滤波器[4]对接收的数据进行分解处理，得到一组新的数据，降低数据的差异性，最后进行杂波抑制。

2 基于MWF的子空间变换杂波谱补偿方法

由此可构造出杂波协方差矩阵，按照（2）式的求解过程，获得第k个多普勒的空时自适应权，减少了杂波谱对距离的依赖性。

3 仿真试验

先假设仿真条件为：雷达距地6000m，机速140m/s，波长，阵元间距，，每个相干处理脉冲有12个，杂噪比30dB，不考虑杂波的距离模糊。

图3（a）中是未处理的结果，可以看出杂波产生了极大的扩散，无法进行杂波抑制的处理；图3（b）使用多普勒补偿方法，经过处理后在主瓣区间内有很好的聚焦效果，而在旁瓣上依然呈现出扩散的现象，容易影响出现在旁瓣上目标的分析；图3（c）使用子空间处理方法后的杂波谱图，经过处理后整个谱线都得到明显的聚焦。通过对这三组数据进行杂波抑制的分析时，发现本文提出的方法的整体性能上优于多普勒补偿方法。

4 结束语

针对杂波的扩散，本文提出了一种前视阵杂波谱补偿方法。该方法首先用多级维纳滤波器对数据进行分解得到信号和杂波子空间，利用待检单元和训练单元之间的关系对接收数据作处理，构造出合理的协方差矩阵，进行杂波抑制处理。最后仿真证明，该方法较好地聚焦了杂波谱，提高杂波抑制性能。

参考文献

[1] Borsari G K. Mitigating effects on STAP processing caused by an inclined array [A]. Proceedings of the IEEE National Radar Conf， Dallas， Tx， USA： IEEE，1998： 135-140.

[2] Lapierre F D， Droogenbroeck M V， Verly J G. New methods for handling the range dependence of the clutter spectrum in non-sidelooking monostatic STAP radars [C] // ICASSP， April， 2003： V73-V76.

[3] 苏志刚，常明，吴仁彪等.相似目标识别的投影子空间构造方法[J].系统工程与电子技术，2011，33（3）： 473-476.

[4] 王妙，王燦，朱俊.一种新的降维酉多级维纳滤波器[J].电子信息对抗技术，2018，33（ 1）44-48.