基于三迭代与二阶锥规划的机载MIMO雷达稳健降维STAP方法

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaNov．252015VoI．36No．113706．3714ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaa．edu．cahkxb@buaa．edu．caDOI：10．7527／S1000一6893．2015．0070基于三迭代与二阶锥规划的机载降维STAP方法王瑛*，赵拥军信息工程大学导航与空天目标工程学院，郑州450001MIMO雷达稳健摘要：针对机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)中期望目标导向矢量的失配问题，提出一种基于三迭代(TRl

2、A)与二阶锥规划(SOCP)的稳健降维MIMO-STAP方法。首先将MIMO-STAP权矢量分解为发射、接收、多普勒3个低维权矢量的Kronecker积，然后分别限定实际发射、接收、多普勒导向矢量与假定导向矢量之间的误差范数边界，通过优化最差性能，利用SOCP对各个低维权矢量进行三迭代求解，最后进行权矢量合成。该方法在保证机载MIMO雷达获取稳健STAP性能的同时，通过三迭代降维处理，能够有效降低训练样本数需求与运算复杂度，因此更具有实际应用价值。仿真结果验证了算法的有效性。关键词：机载MIMO雷达；空时自适应处理；稳健；降维；三迭代；二阶锥规划中图分类号：V243．2

3、；TN957文献标识码：A文章编号：1000—6893(2015)11-3706—09多输人多输出(MuLtiple—InputMultiple—Output，MIM0)雷达是近几年发展起来的一种新体制雷达，具有诸多优点，已成为世界各国研究的热点。目前，根据MIMO雷达的收发特性，将MIMO雷达分为2种类型：统计MIM0雷达u。20和相干MIMO雷达[3]。统计MIMO雷达阵元采用大间隔配置方式，发射波从不同角度照射目标，充分利用空域信息克服目标闪烁效应，进而提高目标检测性能。而相干MIMO雷达不受大距离分置的限制，并且利用波形分集技术，MIMO雷达采用较小的天线规模即

4、可形成很大的虚拟阵列孔径，这在一定程度上克服了机载应用背景下传统雷达天线孔径和重量受载机平台严格限制的缺点，因而更适合于机载环境，能够提高雷达的角度分辨率和杂波抑制能力[4]。空时自适应处理(Space—TimeAdaptivePro—cessing，STAP)主要目的为抑制地杂波，进行地面动目标显示(GroundMovingTargetIndica—tion，GMTI)。STAP技术经过40余年的发展，其在传统机载相控阵雷达中的应用已趋于成熟[5。6]。如今，此项技术又被进一步推广至MI-MO雷达系统中，MIM0雷达STAP迅速成为国际雷达界的一个研究热点。由于发射波

5、形分集，机载MIMO雷达STAP系统自由度得到扩展，同时增大了训练样本数需求，运算量显著提升[7]，这些问题已成为制约MIMO—STAP发展与应用的主要瓶颈。现有文献已提出许多降低MIMO—STAP样本数需求与运算复杂度的有效方法哺‘11

6、。文献[11]提出了一种基于三迭代算法(Tri-IterativeAlgorithm，TRIA)的机载MIMO雷达空时降维自适应处理方法。该方法结合机载MIMO雷达目标导向矢量的Kronecker积结构，收稿日期：2014．12-10；退修El期：2015·02—01；录用日期：2015-03-10；网络出版时间：2015—03—26

7、13：15网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／111929．V．201503261315001．html基金项目：国家自然科学基金(41301481)*通讯作者．Tel：0371-81622588E-mail：wangtingsp@163com引用格武IWangT．ZhaoYJ．Robustreduced-dimensionSTAPmethodforairbomeMIMOradarbasedonTRIAandSOCP[J3ActaAero．nauticaetAstronauticaSinica．2015，36(11)：3706-3714．王樊

8、．赵捐军．基f三迭代s二盼锥规划的机载MIMO雷达稳健降维STAP方法【J]．航空学报，2015．36(11)：3706-3714．王埏等：基于三迭代与二阶锥规划的机载MIMO雷达稳健降维STAP方法利用三维权矢量空时可分离特性将最优权矢量表示为发射、接收和多普勒3个权矢量的Kroneck-er积形式，然后基于循环迭代的思想依次固定其中2个权矢量构造相应的降维变换矩阵，在低维空间上优化另一权矢量。该方法利用MIMO—STAP导向矢量三维Kronecker积形式，将高维权矢量的求解问题转换为低维的权矢量分别进行求解，得到了较好的降维效果，有