基于改进的降维空时自适应处理的船载高频地波雷达海杂波抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及杂波抑制领域，具体涉及基于改进的降维空时自适应处理的船载高频 地波雷达海杂波抑制方法。
【背景技术】
[0002] 高频地波雷达的工作频率为3-30MHZ，能够发射垂直极化电磁波，而且这个频段的 电磁波能够以比较小的传播衰减沿着海面传播。高频地波雷达对海面目标和低空目标具有 超视距检测盒跟踪的能力，能够起到早期预警的作用。岸基高频地波雷达主要作用在于海 岸监测和低空防卫，这也是微波雷达和天波雷达难以实现的。垂直极化发射天线能够产生 表面波。表面波传播方式产生海杂波，主要成分是一阶海杂波，对于岸基高频地波雷达，一 阶海杂波频谱是两条很窄的线，不会成为目标检测的主要干扰。
[0003] 随着岸基高频地波雷达的发展成熟，船载高频地波雷达继承了岸基雷达一些特 点，同样也具备自身的优势，例如机动性和生存能力的提高。然而由于平台的运动，也面临 一些新的问题。最大的问题是：由于平台的运动，一阶海杂波谱展宽明显。对于位于一阶 海杂波展宽普中的目标很难被检测。除此之外，对于不同的方位，平台运动会产生进一步的 多普勒平移。因此，一阶海杂波谱存在严重的空时耦合现象。目前，船载高频地波雷达海杂 波抑制方面的研究比较有限。其中，正交投影算法0W是一种比较有效的基于一阶海杂波的 空时分布的海杂波抑制方法。然而，当目标和一阶海杂波位于同一主瓣时，存在目标增益损 失。为了克服正交投影的缺陷，斜投影算法在一阶海杂波位置形成很窄的凹口，解决了目标 损失问题，但是当目标和一阶海杂波方位相差很远的时候，斜投影方法不能很好的抑制海 杂波。斜投影算法实现了目标增益和海杂波抑制之间的折中。而且，正交投影和斜投影方 法只是在空间域进行海杂波抑制，海杂波抑制性能有限。基于传统处理结构的空时自适应 处理方法被提出，然而，传统的空时自适应处理方法的计算量相当大。为了解决传统空时自 适应处理算法计算量大的问题，降维的空时自适应处理算法JDL(jointdomainlocalized adaptiveprocessing)被提出，但是由于船载高频地波雷达比较差的方位向分辨率和比较 大的杂波协方差矩阵估计误差，特定方位的海杂波抑制依然是很有限的。
【发明内容】
[0004] 本发明为了解决现有技术自适应处理算法计算量大，杂波抑制效果差的问题，进 而提出了一种基于改进的降维空时自适应处理IJDL(improvedjointdomainlocalized adaptiveprocessing)的船载高频地波雷达海杂波抑制方法。
[0005] 步骤一、对高频地波雷达回波基带信号进行距离变换和多普勒变换形成距离单元 和多普勒单元数据；
[0006] 步骤二、利用MUSIC算法对任一距离单元和任一多普勒单元数据进行方位向处 理；
[0007] 步骤三、对通过MUSIC算法处理后的数据进行降维空时自适应处理抑制海杂波。
[0008] 所述的步骤二利用MUSIC算法对任一距离单元和任一多普勒单元数据进行方位 向处理步骤如下：
[0009] 对于任一距离单元和任一多普勒单元，遍历方位角[0°，180°]，角度间隔为 3°，计算不同方位角的输出值PMUSIC(<K)
[0010]
◎):
[0011] 其中Φ。代表方位角；U是任一距离单元和任一多普勒单元的天线阵元 数据的协方差矩阵经过特征分解得到的噪声子空间矩阵，上角标Η代表共辄转置； f是空间导向矢量，其中d是阵元间距，λ是波长，上角标τ 代表转置，Ν是天线阵元数目，j2= -1;
[0012] 所述的步骤三对通过MUSIC算法处理后的数据进行降维空时自适应处理抑制海 杂波步骤如下：
[0013] 降维空时自适应处理抑制海杂波，公式如下：
[0014]
(?)
[0015] 其中w=RS。，w为自适应权向量，
，_r。是感 兴趣的距离单元，L是感兴趣距离单元r。两侧的距离单元数，x(r)是局域处理单元LPR对应的列向量；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?中连续的多 普勒频率，φi，φ。，是连续的方位角，h是ΜΧ1汉宁窗，Θ表示Hadamard乘积，#表示 克罗内克积。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 本发明相比于现有技术，有以下几点优势：
[0018] 第一，本发明改进的降维空时自适应处理IJDL方法与现有技术降维空时自适应 处理JDL方法相比，本发明方法增加了MUSIC算法，具有更好的海杂波抑制效果；
[0019] 第二，本发明利用MUSIC算法能够实现超分辨，提高方位分辨率，一定程度上实现 了方位上的海杂波抑制；
[0020] 第三，本发明利用降维空时自适应处理抑制海杂波，提高了系统自由度，相比现有 技术一维0W空间处理方法具有更好的海杂波抑制效果。
【附图说明】
[0021] 图1为任一距离单元数据经过方位向处理和多普勒变换后的角度单元-多普勒单 元示意图，其中，LPR(localisedprocessingregion)是围绕一个感兴趣的信号点构成的 naXnd局部处理域，海杂波在这个区域内被抑制；
[0022] 图2为IJDL、JDL和0W三种海杂波抑制方法在目标所在距离单元和方位的的多普 勒域效果图，其中横坐标是多普勒频率，纵坐标是对应多普勒频率的归一化幅度值，图中包 括一个仿真目标；其中，图2a为30°方位上，IJDUJDL和0W三种方法杂波抑制方法的多 普勒域效果图；图2b为95°方位上，IJDL、JDL和0W三种方法杂波抑制方法的多普勒域效 果图；图2c为130°方位上，IJDUJDL和0W三种方法杂波抑制方法的多普勒域效果图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图，对本发明作更详细的说明。
【具体实施方式】 [0024] 一：本实施方式的基于改进的降维空时自适应处理的船载高频地波 雷达海杂波抑制方法，具体步骤如下：
[0025] 步骤一、对高频地波雷达回波基带信号进行距离变换和多普勒变换形成距离单元 和多普勒单元数据；
[0026] 步骤二、利用MUSIC算法对任一距离单元和任一多普勒单元数据进行方位向处 理；
[0027] 步骤三、对通过MUSIC算法处理后的数据进行降维空时自适应处理抑制海杂波。
【具体实施方式】 [0028] 有益效果：
[0029] 本【具体实施方式】利用MUSIC算法能够实现超分辨，提高方位分辨率，一定程度上 实现了方位上的海杂波抑制。
【具体实施方式】 [0030] 二：本实施方式与一不同的是：其特征在于所述的步 骤二利用MUSIC算法对任一距离单元和任一多普勒单元数据进行方位向处理的步骤如下：
[0031] 对于任一距离单元和任一多普勒单元，遍历方位角[0°，180° ]，角度间隔为 3°，计算不同方位角的输出值PMUSIC(<K)
[0032]
^
[0033] 其中Φ。代表方位角；U是任一距离单元和任一多普勒单元的天线阵元 数据的协方差矩阵经过特征分解得到的噪声子空间矩阵，上角标Η代表共辄转置； 么）=是空间导向矢量，其中d是阵元间距，λ是波长，上角标τ 代表转置，Ν是天线阵元数目，j2= -1。
[0034]
【具体实施方式】三：本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是：其特征在于所述 的噪声子空间矩阵U通过以下步骤实现：
[0035] 对于任一距离单元和任一多普勒单