一种基于形态分量分析的外辐射源雷达风场杂波抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于外辐射源雷达信号处理技术领域，尤其涉及一种基于形态分量分析的 外辐射源雷达风场杂波抑制方法。
【背景技术】
[0002] 外辐射源雷达（又称无源雷达）是一种利用第三方发射的电磁信号进行目标探 测的双/多基地雷达系统，该体制雷达自身并不直接辐射电磁能量，而是通过接收来自外 部非协同辐射的直达波及其照射目标后形成的反射波或散射波，完成对目标的探测、定位 和跟踪。由于可利用的外部辐射源（包括广播电台、电视台和移动通信基站等）具有空域、 时域覆盖范围广及基站配置冗余度高等特点，因此，外辐射源雷达除具备成本低廉、隐蔽性 好、抗摧毁能力强等优点外，还能够缩小常规雷达低空探测盲区，实现对低空移动目标的大 范围覆盖，并有利于隐身目标探测。这些独特优点使它成为当前新体制雷达研究中的热点 和重点。
[0003] 在雷达的实际应用中，当目标自身或其部件存在微动时，会对雷达回波信号产生 频率调制，生成关于目标主体的多普勒边带，这种调制现象称为微多普勒效应。近年来，全 球风电发展迅速，风力发电机具有长而宽的叶片，且有较高的转速，产生的雷达回波具有较 强的幅度，且在频域上具有宽的多普勒频谱，强而宽的多普勒边带致使目标被掩盖，对雷达 目标检测构成干扰。外辐射源雷达是一种新体制雷达，当前国内外对外辐射源雷达的研究 主要集中在目标探测、定位及跟踪，而对风场杂波问题研究较少，此外，现存的各种外辐射 源雷达时域、空域杂波抑制算法只能抑制静止的杂波，无法对非零频成分的风场杂波进行 有效的抑制。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决上述的技术问题，提出了一种基于形态分量分析的外辐射源雷达 风场杂波抑制方法，为提高外辐射源雷达目标探测性能提供了一种新的解决方法。
[0005] 本发明的技术方案是：一种基于形态分量分析的外辐射源雷达风场杂波抑制方 法，包括如下步骤：
[0006] 步骤1，对参考通道、监测通道分别进行参考信号重构和多径杂波抑制，然后计算 参考通道与监测通道二维互相关函数；
[0007] 步骤2,是否存在沿多普勒轴与零多普勒对称的、呈周期出现的多次谐波副峰；如 果存在，则需进行风场杂波抑制；如果不存在，则表明无风场杂波；
[0008] 步骤3,当存在沿多普勒轴与零多普勒对称的呈周期出现的多次谐波副峰时，通过 求解以下约束优化问题得到稀疏系数A和色；
[0011] 其中，（^和c2是稀疏系数；各和I分别是(^和c2的最佳估计；Ai、A2为参数，且 l-x2;y为雷达接收到的复合信号；Ai、A2分别为傅里叶变换及短时傅里叶变换；
[0012] 然后根据估计的色、4，得到信号分量免、i，:=為A，从而实现信号分离。
[0013] 优选的，所述的步骤3中，最佳稀疏系数4和為通过以下子步骤进行求解：
[0014] 步骤3. 1，初始化变量：迭代次数初始值k= 0,惩罚参数y> 0,待求解稀疏系数 初始值h。、c2,。，迭代过程中间变量初始值屯。、d2,。；
[0015] 步骤3. 2,更新变量：
[0020]其中，soft(.)为软阈值函数，soft(x，T) =max(l-T/|x|，0)，x，T分别软阈值函 数中的变量，|x|为变量X的绝对值；Vlik+1、gk+1、dlik+1、Clik+1分别表示第i个信号分量在进 行第k+1次迭代时的中间变量;Ai、A2分别为傅里叶变换及短时傅里叶变换；H为转置复共 辄；
[0021] 步骤3. 3,判断是否满足终止条件，满足则停止；否则，k=k+1。
[0022] 本发明的有益效果是：一种基于形态分量分析的外辐射源雷达风场杂波抑制方 法，利用雷达接收回波中目标信号与风场杂波具有不同的形态特性，且都可在相应的变换 域进行稀疏表示，从而可利用形态分量分析的方法对信号进行分离；本发明的方法使风场 杂波得到较好抑制，同时具有稳定性好、计算简便等优点，提高了外辐射源雷达目标检测性 能。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明实施例中风场杂波抑制处理总体框图；
[0024]图2为本发明实施例中基于多频网信号实验收、发站点位置布局图；
[0025]图3-1为本发明实施例1中多径杂波抑制前距离多普勒谱图；
[0026] 图3-2为本发明实施例1中多径杂波抑制后距离多普勒谱图；
[0027] 图3-3为本发明实施例1中多径杂波抑制后距离多普勒谱局部放大图；
[0028] 图3-4为本发明实施例1中风扇叶片杂波抑制后距离多普勒普图；
[0029] 图4为本发明实施例中基于多频网信号实验收、发站点位置布局图；
[0030]图5-1为本发明实施例2中多径杂波抑制前距离多普勒谱图；
[0031] 图5-2为本发明实施例2中多径杂波抑制后距离多普勒谱图；
[0032] 图5-3为本发明实施例2中多径杂波抑制后距离多普勒谱局部放大图；
[0033]图5-4为本发明实施例2中风扇叶片杂波抑制后距离多普勒普图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0035] 本实施例通过外场实验来验证本发明的有效性。
[0036] 图1为本发明实施例中风场杂波抑制处理总体框图，具体为：
[0037] -种基于形态分量分析的外辐射源雷达风场杂波抑制方法，包括下述步骤：
[0038] 步骤1，对参考通道、监测通道分别进行参考信号重构和多径杂波抑制，然后计算 参考通道与监测通道二维互相关函数；
[0039] 步骤2,是否存在沿多普勒轴与零多普勒对称的、呈周期出现的多次谐波副峰；如 果存在，则需进行风场杂波抑制；如果不存在，则表明无风场杂波；
[0040] 步骤3,当存在沿多普勒轴与零多普勒对称的呈周期出现的多次谐波副峰时，通过 求解以下约束优化问题得到稀疏系数爲和
[0043] 其中，(^和c2是稀疏系数；黾和分别是(^和c2的最佳估计；A:、入2为参数，且 l-x2;y为雷达接收到的复合信号；Ai、A2分别为傅里叶变换及短时傅里叶变换；
[0044] 然后根据估计的I、I，得到信号分量免=41、美=4毛，从而实现信号分离。
[0045] 所述的步骤3中，最佳稀疏系数I和4通过以下子步骤进行求解：
[0046] 步骤3. 1，初始化变量：迭代次数初始值k= 0,惩罚参数y> 0,待求解稀疏系数 初始值h。、c2,。，迭