基于改進的降維空時自適應處理的船載高頻地波雷達海雜波抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雜波抑制領(lǐng)域，具體涉及基于改進的降維空時自適應處理的船載高頻 地波雷達海雜波抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高頻地波雷達的工作頻率為3-30MHZ，能夠發(fā)射垂直極化電磁波，而且這個頻段的 電磁波能夠以比較小的傳播衰減沿著海面?zhèn)鞑?。高頻地波雷達對海面目標和低空目標具有 超視距檢測盒跟蹤的能力，能夠起到早期預警的作用。岸基高頻地波雷達主要作用在于海 岸監(jiān)測和低空防衛(wèi)，這也是微波雷達和天波雷達難以實現(xiàn)的。垂直極化發(fā)射天線能夠產(chǎn)生 表面波。表面波傳播方式產(chǎn)生海雜波，主要成分是一階海雜波，對于岸基高頻地波雷達，一 階海雜波頻譜是兩條很窄的線，不會成為目標檢測的主要干擾。
[0003] 隨著岸基高頻地波雷達的發(fā)展成熟，船載高頻地波雷達繼承了岸基雷達一些特 點，同樣也具備自身的優(yōu)勢，例如機動性和生存能力的提高。然而由于平臺的運動，也面臨 一些新的問題。最大的問題是：由于平臺的運動，一階海雜波譜展寬明顯。對于位于一階 海雜波展寬普中的目標很難被檢測。除此之外，對于不同的方位，平臺運動會產(chǎn)生進一步的 多普勒平移。因此，一階海雜波譜存在嚴重的空時耦合現(xiàn)象。目前，船載高頻地波雷達海雜 波抑制方面的研究比較有限。其中，正交投影算法0W是一種比較有效的基于一階海雜波的 空時分布的海雜波抑制方法。然而，當目標和一階海雜波位于同一主瓣時，存在目標增益損 失。為了克服正交投影的缺陷，斜投影算法在一階海雜波位置形成很窄的凹口，解決了目標 損失問題，但是當目標和一階海雜波方位相差很遠的時候，斜投影方法不能很好的抑制海 雜波。斜投影算法實現(xiàn)了目標增益和海雜波抑制之間的折中。而且，正交投影和斜投影方 法只是在空間域進行海雜波抑制，海雜波抑制性能有限。基于傳統(tǒng)處理結(jié)構(gòu)的空時自適應 處理方法被提出，然而，傳統(tǒng)的空時自適應處理方法的計算量相當大。為了解決傳統(tǒng)空時自 適應處理算法計算量大的問題，降維的空時自適應處理算法JDL(jointdomainlocalized adaptiveprocessing)被提出，但是由于船載高頻地波雷達比較差的方位向分辨率和比較 大的雜波協(xié)方差矩陣估計誤差，特定方位的海雜波抑制依然是很有限的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)自適應處理算法計算量大，雜波抑制效果差的問題，進 而提出了一種基于改進的降維空時自適應處理IJDL(improvedjointdomainlocalized adaptiveprocessing)的船載高頻地波雷達海雜波抑制方法。
[0005] 步驟一、對高頻地波雷達回波基帶信號進行距離變換和多普勒變換形成距離單元 和多普勒單元數(shù)據(jù)；
[0006] 步驟二、利用MUSIC算法對任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進行方位向處 理；
[0007] 步驟三、對通過MUSIC算法處理后的數(shù)據(jù)進行降維空時自適應處理抑制海雜波。
[0008] 所述的步驟二利用MUSIC算法對任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進行方位 向處理步驟如下：
[0009] 對于任一距離單元和任一多普勒單元，遍歷方位角[0°，180°]，角度間隔為 3°，計算不同方位角的輸出值PMUSIC(<K)
[0010]
◎):
[0011] 其中Φ。代表方位角；U是任一距離單元和任一多普勒單元的天線陣元 數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣經(jīng)過特征分解得到的噪聲子空間矩陣，上角標Η代表共輒轉(zhuǎn)置； f是空間導向矢量，其中d是陣元間距，λ是波長，上角標τ 代表轉(zhuǎn)置，Ν是天線陣元數(shù)目，j2= -1;
[0012] 所述的步驟三對通過MUSIC算法處理后的數(shù)據(jù)進行降維空時自適應處理抑制海 雜波步驟如下：
[0013] 降維空時自適應處理抑制海雜波，公式如下：
[0014]
(?)
[0015] 其中w=RS。，w為自適應權(quán)向量，
，_r。是感 興趣的距離單元，L是感興趣距離單元r。兩側(cè)的距離單元數(shù)，x(r)是局域處理單元LPR對應的列向量；s〇=THs，s=s,(又，(為）, *;(Χ,) =^2"^[0α·'·'·Λ/-1]Τ , 1^〇1〇\(/_1)，11〇\(/0)，11〇以/1)傅[\(也 1),\(4)，\(蛑)],其中€1，心，匕是1^1?中連續(xù)的多 普勒頻率，φi，φ。，是連續(xù)的方位角，h是ΜΧ1漢寧窗，Θ表示Hadamard乘積，#表示 克羅內(nèi)克積。
[0016] 本發(fā)明的有益效果：
[0017] 本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)，有以下幾點優(yōu)勢：
[0018] 第一，本發(fā)明改進的降維空時自適應處理IJDL方法與現(xiàn)有技術(shù)降維空時自適應 處理JDL方法相比，本發(fā)明方法增加了MUSIC算法，具有更好的海雜波抑制效果；
[0019] 第二，本發(fā)明利用MUSIC算法能夠?qū)崿F(xiàn)超分辨，提高方位分辨率，一定程度上實現(xiàn) 了方位上的海雜波抑制；
[0020] 第三，本發(fā)明利用降維空時自適應處理抑制海雜波，提高了系統(tǒng)自由度，相比現(xiàn)有 技術(shù)一維0W空間處理方法具有更好的海雜波抑制效果。
【附圖說明】
[0021] 圖1為任一距離單元數(shù)據(jù)經(jīng)過方位向處理和多普勒變換后的角度單元-多普勒單 元示意圖，其中，LPR(localisedprocessingregion)是圍繞一個感興趣的信號點構(gòu)成的 naXnd局部處理域，海雜波在這個區(qū)域內(nèi)被抑制；
[0022] 圖2為IJDL、JDL和0W三種海雜波抑制方法在目標所在距離單元和方位的的多普 勒域效果圖，其中橫坐標是多普勒頻率，縱坐標是對應多普勒頻率的歸一化幅度值，圖中包 括一個仿真目標；其中，圖2a為30°方位上，IJDUJDL和0W三種方法雜波抑制方法的多 普勒域效果圖；圖2b為95°方位上，IJDL、JDL和0W三種方法雜波抑制方法的多普勒域效 果圖；圖2c為130°方位上，IJDUJDL和0W三種方法雜波抑制方法的多普勒域效果圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作更詳細的說明。
【具體實施方式】 [0024] 一：本實施方式的基于改進的降維空時自適應處理的船載高頻地波 雷達海雜波抑制方法，具體步驟如下：
[0025] 步驟一、對高頻地波雷達回波基帶信號進行距離變換和多普勒變換形成距離單元 和多普勒單元數(shù)據(jù)；
[0026] 步驟二、利用MUSIC算法對任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進行方位向處 理；
[0027] 步驟三、對通過MUSIC算法處理后的數(shù)據(jù)進行降維空時自適應處理抑制海雜波。
【具體實施方式】 [0028] 有益效果：
[0029] 本【具體實施方式】利用MUSIC算法能夠?qū)崿F(xiàn)超分辨，提高方位分辨率，一定程度上 實現(xiàn)了方位上的海雜波抑制。
【具體實施方式】 [0030] 二：本實施方式與一不同的是：其特征在于所述的步 驟二利用MUSIC算法對任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進行方位向處理的步驟如下：
[0031] 對于任一距離單元和任一多普勒單元，遍歷方位角[0°，180° ]，角度間隔為 3°，計算不同方位角的輸出值PMUSIC(<K)
[0032]
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[0033] 其中Φ。代表方位角；U是任一距離單元和任一多普勒單元的天線陣元 數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣經(jīng)過特征分解得到的噪聲子空間矩陣，上角標Η代表共輒轉(zhuǎn)置； 么）=是空間導向矢量，其中d是陣元間距，λ是波長，上角標τ 代表轉(zhuǎn)置，Ν是天線陣元數(shù)目，j2= -1。
[0034]
【具體實施方式】三：本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是：其特征在于所述 的噪聲子空間矩陣U通過以下步驟實現(xiàn)：
[0035] 對于任一距離單元和任一多普勒單