基于二维符号相干因子的MIMO雷达栅旁瓣抑制方法

来源：信号处理杂志 2025年第12期北京时间：

作者：张梦雨, 徐航, 金海元, 刘丽, 李静霞, 张建国, 王冰洁

摘要：超宽带多输入多输出（Multiple-input Multiple-output， MIMO）雷达通过不同收发天线组合获得大虚拟孔径，可以显著降低雷达系统的复杂性和成本。然而，收发阵元间距通常大于半个波长导致空间采样稀疏，使得成像结果中出现方位向栅旁瓣。同时，由于系统频带和采样点有限导致距离向旁瓣的产生，高能量的栅瓣和旁瓣严重降低了雷达图像的质量，不利于目标的检测与定位。因此，本文提出了一种基于二维符号相干因子（2-D Sign Coherence Factor， 2-D SCF）的栅旁瓣抑制方法。相较于传统的一维相干因子算法仅在孔径维度计算信号的相干性，本文所提出的方法引入了距离向的相干因子，分别利用不同通道信号和不同频率信号的符号位相干性分别抑制方位向栅旁瓣和距离向旁瓣。首先，该方法分别计算符号相干因子（Sign Coherence Factor， SCF）和距离向符号相干因子（Range Coherence Sign Factor， RSCF）；随后，将SCF和RSCF相乘得到2-D SCF；最后，利用该因子对原始BP图像进行加权处理即可同时抑制方位向栅旁瓣和距离向旁瓣。此外由于该方法仅基于信号的符号位进行计算与二维相干因子（2-D Coherence Factor， 2-D CF）和二维相位相干因子（2-D Phase Coherence Factor， 2-D PCF）相比，其计算量最小，更有利于雷达在实时探测场景中的应用。仿真和实验结果表明该方法比传统一维相干因子算法的峰值旁瓣比（Peak Sidelobe Ratio， PSLR）提高了11~17 dB，积分旁瓣比（Integrated Side Lobe Ratio， ISLR）降低了8~11 dB，在栅旁瓣抑制效果上可以达到与2-D PCF相接近的效果，并且其运行时间缩短为2-D PCF的1/4。

关键词：雷达成像, 多输入多输出, 栅旁瓣抑制, 符号相干因子