本發(fā)明屬于雷達信號處理，具體涉及一種用于認知雷達的多普勒濾波器的優(yōu)化設計方法。

背景技術：

1、機載雷達由于載機相對于地面運動，不同方位的雜波塊與雷達的相對速度不同，雜波多普勒頻譜展寬導致目標的檢測性能下降。為解決這一問題，空時自適應處理(spacetime?adaptive?processing,stap)這一概念應運而生。stap方法常用于多普勒濾波器，以利用空時二維自由度可在角度-多普勒平面上區(qū)分目標與雜波，能夠在雜波處自適應地形成凹口，有效提高信雜比。然而，在實際中，傳統(tǒng)多普勒濾波器或stap濾波器難以完全抑制雜波，造成目標檢測性能低。

技術實現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于認知雷達的多普勒濾波器的優(yōu)化設計方法。本發(fā)明要解決的技術問題通過以下技術方案實現(xiàn)：

2、本發(fā)明提供一種用于認知雷達的多普勒濾波器的優(yōu)化設計方法，包括：確定m個用于發(fā)射雷達探測波的發(fā)射波位角，m為正整數(shù)；基于第m個發(fā)射波位角，確定對應的第m個主雜波的多普勒頻率，其中，m的取值為1至m；利用所述第m個主雜波的多普勒頻率，確定所述第m個主雜波的多普勒通道；基于m個主雜波的多普勒通道，對多普勒濾波器的頻率范圍進行調(diào)整，獲得調(diào)整好的多普勒濾波器；接收預設距離門范圍內(nèi)的多組回波信號，并基于所述多組回波信號和所述調(diào)整好的多普勒濾波器，確定所述調(diào)整好的多普勒濾波器在所述預設距離門范圍內(nèi)的多個輸出信噪比，每個輸出信噪比用于確定在當前距離門中的最大目標可監(jiān)測區(qū)域，一個距離門對應一個輸出信噪比。

3、在一些實施例中，所述確定m個用于發(fā)射雷達探測波的發(fā)射波位角，包括：步驟s1：獲取所述第m個發(fā)射波位角，以及所述第m個發(fā)射波位角對應的波束寬度；當m為1時，第1個發(fā)射波位角為預設初始發(fā)射波位角；步驟s2：令相鄰波束在3db波束寬度處相接，利用所述第m個發(fā)射波位角、所述第m個發(fā)射波位角對應的波束寬度，以及第m+1個發(fā)射波位角對應的波束寬度，反推求得所述第m+1個發(fā)射波位角；步驟s3：判斷所述第m+1個發(fā)射波位角是否處于預設掃描角區(qū)間內(nèi)；若處于，則令m＝m+1，重復執(zhí)行上述步驟s1至s3，若不處于，則停止計算，將計算出的處于所述預設掃描角區(qū)間的多個發(fā)射波位角，作為所述m個用于發(fā)射雷達探測波的發(fā)射波位角。

4、在一些實施例中，所述第m個主雜波的多普勒頻率包括：第m個第一歸一化多普勒頻率和第m個第二歸一化多普勒頻率；所述第m個主雜波的多普勒通道包括：所述第m個第一歸一化多普勒頻率對應的多普勒通道，以及所述第m個第二歸一化多普勒頻率對應的多普勒通道；所述利用所述第m個主雜波的多普勒頻率，確定所述第m個主雜波的多普勒通道，包括：獲取所述多普勒濾波器的通道的中心頻率的取值范圍，其中，一個通道對應一個中心頻率；從所述取值范圍中，獲取最接近所述第m個第一歸一化多普勒頻率的頻率作為第一中心頻率，其中，所述第一中心頻率大于所述第m個第一歸一化多普勒頻率，以及獲取最接近所述第m個第二歸一化多普勒頻率的頻率作為第二中心頻率，其中，所述第二中心頻率大于所述第m個第二歸一化多普勒頻率；獲取所述第一中心頻率對應的多普勒通道，以及獲取所述取值范圍中的第三中心頻率對應的多普勒通道，并利用所述第一中心頻率對應的多普勒通道和所述第三中心頻率對應的多普勒通道，確定所述第m個第一歸一化多普勒頻率對應的多普勒通道，其中，所述第三中心頻率小于所述第m個第一歸一化多普勒頻率，且所述第三中心頻率對應的多普勒通道與所述第一中心頻率對應的多普勒通道相鄰；獲取所述第二中心頻率對應的多普勒通道，以及獲取所述取值范圍中的第四中心頻率對應的多普勒通道，并利用所述第二中心頻率對應的多普勒通道和所述第四中心頻率對應的多普勒通道，確定所述第m個第二歸一化多普勒頻率對應的多普勒通道，其中，所述第四中心頻率小于所述第m個第二歸一化多普勒頻率，且所述第四中心頻率對應的多普勒通道與所述第二中心頻率對應的多普勒通道相鄰。

5、在一些實施例中，所述第m個主雜波的多普勒頻率包括：第m個第一歸一化多普勒頻率和第m個第二歸一化多普勒頻率；所述第m個第一歸一化多普勒頻率小于所述第m個第二歸一化多普勒頻率；所述第m個主雜波的多普勒通道包括：第一中心頻率對應的多普勒通道和第二中心頻率對應的多普勒通道；所述第一中心頻率是所述多普勒濾波器的通道的中心頻率的取值范圍中，大于且最接近所述第m個第一歸一化多普勒頻率的頻率，所述第二中心頻率是所述取值范圍中大于且最接近所述第m個第二歸一化多普勒頻率的頻率；所述基于m個主雜波的多普勒通道，對多普勒濾波器的頻率范圍進行調(diào)整，獲得調(diào)整好的多普勒濾波器，包括：對于所述第m個主雜波的多普勒頻率，使用第一中心頻率對應的多普勒通道的數(shù)值，對所述取值范圍的下限值和所述第m個第一歸一化多普勒頻率構(gòu)成的頻率區(qū)間進行劃分，獲得多個第一子頻率區(qū)間；使用第一差值，對所述第m個第一歸一化多普勒頻率和所述第m個第二歸一化多普勒頻率構(gòu)成的頻率區(qū)間進行劃分，獲得多個第二子頻率區(qū)間，其中，所述第一差值是指所述第一中心頻率對應的多普勒通道的數(shù)值與所述第二中心頻率對應的多普勒通道的數(shù)值之間的差值；使用第二差值，對所述第m個第二歸一化多普勒頻率和所述取值范圍的上限值構(gòu)成的頻率區(qū)間進行劃分，獲得多個第三子頻率區(qū)間，其中，所述第二差值是指所述第二中心頻率對應的多普勒通道的數(shù)值和預設發(fā)射脈沖數(shù)之間的差值；將所述多個第一子頻率區(qū)間、所述多個第二子頻率區(qū)間和所述多個第三子頻率區(qū)間，作為第m個多普勒頻率范圍，繼續(xù)確定第m+1個多普勒頻率范圍，直至獲得第m個多普勒頻率范圍，將m個多普勒頻率范圍作為所述調(diào)整好的多普勒濾波器對應的新頻率范圍，獲得所述調(diào)整好的多普勒濾波器。

6、在一些實施例中，在所述預設距離門范圍內(nèi)包括q個距離門，其中，一個距離門對應m組回波信號，一個發(fā)射波位角對應一組回波信號；所述接收預設距離門范圍內(nèi)的多組回波信號，并基于所述多組回波信號和所述調(diào)整好的多普勒濾波器，確定所述調(diào)整好的多普勒濾波器在所述預設距離門范圍內(nèi)的的多個輸出信噪比，包括：對于第q個距離門，獲取所述第q個距離門中的m組回波信號，q的取值范圍為1至q，q為預設正整數(shù)；將所述m組回波信號輸入所述調(diào)整好的多普勒濾波器中，以分別對所述m組回波信號進行降維處理，獲得m組降維處理后的回波信號；獲取目標空時導向矢量和所述預設距離門范圍內(nèi)的距離門的總數(shù)，以聯(lián)合所述m組降維處理后的回波信號，求解獲得m個最優(yōu)權(quán)值；基于所述m個最優(yōu)權(quán)值，確定m個信噪比，其中，一個最優(yōu)權(quán)值對應一個信噪比；從所述m個信噪比中選取最大值，并將所述最大值作為所述第q個距離門對應的輸出信噪比，繼續(xù)確定第q+1個距離門對應的輸出信噪比，直至獲得第q個距離門對應的輸出信噪比。

7、在一些實施例中，所述目標空時導向矢量通過以下步驟獲得：獲取時域降維矩陣、空域降維矩陣、目標時域?qū)蚴噶浚约澳繕丝沼驅(qū)蚴噶?；利用所述時域降維矩陣和所述目標時域?qū)蚴噶浚_定降維處理后的目標時域?qū)蚴噶?；利用所述空域降維矩陣和所述目標空域?qū)蚴噶浚_定降維處理后的目標空域?qū)蚴噶?；對所述降維處理后的目標時域?qū)蚴噶亢退鼋稻S處理后的目標空域?qū)蚴噶窟M行克羅內(nèi)克爾積處理，獲得所述目標空時導向矢量。

8、在一些實施例中，所述第m+1個發(fā)射波位角的表達式為：

9、

10、

11、

12、其中，是所述第m個發(fā)射波位角對應的波束寬度，是指所述第m個發(fā)射波位角，λ是指波長，la是指天線孔徑長度，是指所述第m+1個發(fā)射波位角對應的波束寬度，是指所述第m+1個發(fā)射波位角。

13、在一些實施例中，每個第一歸一化多普勒頻率和每個第二歸一化多普勒頻率的表達式分別為：

14、

15、

16、其中，fd0是指所述第一歸一化多普勒頻率，fd1是指所述第二歸一化多普勒頻率，v是指載機速度，λ是指波長，是指所述發(fā)射波位角，α是指預設航偏角，θ0是指預設主波束俯仰角，f是指預設脈沖重復頻率。

17、在一些實施例中，每個最優(yōu)權(quán)值的表達式為：

18、

19、

20、

21、其中，wopt是指所述最優(yōu)權(quán)值，是指對所述降維處理后的回波信號進行最大似然估計獲得的雜波加噪聲的協(xié)方差矩陣，l是指距離門的編號，s0是指所述目標空時導向矢量，(·)h是指轉(zhuǎn)置處理，l是指所述距離門的總數(shù)，是指所述降維處理后的回波信號，是指所述降維處理后的目標時域?qū)蚴噶?，t是指時間領域，是指所述降維處理后的目標空域?qū)蚴噶?，k是指空間領域，是指克羅內(nèi)克爾積，f是指所述時域降維矩陣，t是指所述空域降維矩陣，st是指所述目標時域?qū)蚴噶?，sk是指所述目標空域?qū)蚴噶俊?/p>

22、在一些實施例中，每個輸出信噪比的表達式為：

23、

24、其中，snrout是指所述輸出信噪比，wopt是指所述最優(yōu)權(quán)值，是指對所述降維處理后的回波信號進行最大似然估計獲得的雜波加噪聲的協(xié)方差矩陣，l是指距離門的編號，r是指空間內(nèi)任意一點的空時導向矢量，(·)h是指轉(zhuǎn)置處理，|·|2是指絕對值的平方。

25、本發(fā)明具有如下有益技術效果：針對傳統(tǒng)多普勒濾波器或stap濾波器難以完全抑制雜波，造成目標檢測性能低的問題，本發(fā)明提供了一種用于認知雷達的多普勒濾波器的優(yōu)化設計方法，所述方法通過獲取每個發(fā)射波位角對應的主雜波的多普勒頻率；通過將多個主雜波的多普勒頻率作為濾波器的中心頻率，進而利用每個主雜波所處的多普勒通道，對多普勒濾波器的頻率范圍進行調(diào)整，獲得調(diào)整好的多普勒濾波器；所述調(diào)整好的多普勒濾波器能夠克服因目標的多普勒頻率偏離濾波器的中心頻率而導致目標增益下降，進而導致目標的檢測性能降低的問題，并且所述調(diào)整好的多普勒濾波器具有更大的可檢測面積，并且目標檢測準確度更高，能夠很好適應復雜的雜波場景。

26、以下將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。