基于改進(jìn)的降維空時(shí)自適應(yīng)處理的船載高頻地波雷達(dá)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(jìn)的降維空時(shí)自適應(yīng)處理的船載高頻 地波雷達(dá)海雜波抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高頻地波雷達(dá)的工作頻率為3-30MHZ，能夠發(fā)射垂直極化電磁波，而且這個(gè)頻段的 電磁波能夠以比較小的傳播衰減沿著海面?zhèn)鞑ァ８哳l地波雷達(dá)對(duì)海面目標(biāo)和低空目標(biāo)具有 超視距檢測盒跟蹤的能力，能夠起到早期預(yù)警的作用。岸基高頻地波雷達(dá)主要作用在于海 岸監(jiān)測和低空防衛(wèi)，這也是微波雷達(dá)和天波雷達(dá)難以實(shí)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(duì)于岸基高頻地波雷達(dá)，一 階海雜波頻譜是兩條很窄的線，不會(huì)成為目標(biāo)檢測的主要干擾。
[0003] 隨著岸基高頻地波雷達(dá)的發(fā)展成熟，船載高頻地波雷達(dá)繼承了岸基雷達(dá)一些特 點(diǎn)，同樣也具備自身的優(yōu)勢，例如機(jī)動(dòng)性和生存能力的提高。然而由于平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，也面臨 一些新的問題。最大的問題是：由于平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，一階海雜波譜展寬明顯。對(duì)于位于一階 海雜波展寬普中的目標(biāo)很難被檢測。除此之外，對(duì)于不同的方位，平臺(tái)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生進(jìn)一步的 多普勒平移。因此，一階海雜波譜存在嚴(yán)重的空時(shí)耦合現(xiàn)象。目前，船載高頻地波雷達(dá)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(shí)分布的海雜波抑制方法。然而，當(dāng)目標(biāo)和一階海雜波位于同一主瓣時(shí)，存在目標(biāo)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(biāo) 損失問題，但是當(dāng)目標(biāo)和一階海雜波方位相差很遠(yuǎn)的時(shí)候，斜投影方法不能很好的抑制海 雜波。斜投影算法實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)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(jìn)行海雜波抑制，海雜波抑制性能有限?；趥鹘y(tǒng)處理結(jié)構(gòu)的空時(shí)自適應(yīng) 處理方法被提出，然而，傳統(tǒng)的空時(shí)自適應(yīng)處理方法的計(jì)算量相當(dāng)大。為了解決傳統(tǒng)空時(shí)自 適應(yīng)處理算法計(jì)算量大的問題，降維的空時(shí)自適應(yīng)處理算法JDL(jointdomainlocalized adaptiveprocessing)被提出，但是由于船載高頻地波雷達(dá)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(jì)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(yīng)處理算法計(jì)算量大，雜波抑制效果差的問題，進(jìn) 而提出了一種基于改進(jìn)的降維空時(shí)自適應(yīng)處理IJDL(improvedjointdomainlocalized adaptiveprocessing)的船載高頻地波雷達(dá)海雜波抑制方法。
[0005] 步驟一、對(duì)高頻地波雷達(dá)回波基帶信號(hào)進(jìn)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(duì)任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向處 理；
[0007] 步驟三、對(duì)通過MUSIC算法處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維空時(shí)自適應(yīng)處理抑制海雜波。
[0008] 所述的步驟二利用MUSIC算法對(duì)任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進(jìn)行方位 向處理步驟如下：
[0009] 對(duì)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(jì)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(biāo)Η代表共輒轉(zhuǎn)置； f是空間導(dǎo)向矢量，其中d是陣元間距，λ是波長，上角標(biāo)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(duì)通過MUSIC算法處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維空時(shí)自適應(yīng)處理抑制海 雜波步驟如下：
[0013] 降維空時(shí)自適應(yīng)處理抑制海雜波，公式如下：
[0014]
(?)
[0015] 其中w=RS。，w為自適應(yīng)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(duì)應(yīng)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(diǎn)優(yōu)勢：
[0018] 第一，本發(fā)明改進(jìn)的降維空時(shí)自適應(yīng)處理IJDL方法與現(xiàn)有技術(shù)降維空時(shí)自適應(yīng) 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(shí)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(shí)自適應(yīng)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(gè)感興趣的信號(hào)點(diǎn)構(gòu)成的 naXnd局部處理域，海雜波在這個(gè)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(biāo)所在距離單元和方位的的多普 勒域效果圖，其中橫坐標(biāo)是多普勒頻率，縱坐標(biāo)是對(duì)應(yīng)多普勒頻率的歸一化幅度值，圖中包 括一個(gè)仿真目標(biāo)；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(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。
【具體實(shí)施方式】 [0024] 一：本實(shí)施方式的基于改進(jìn)的降維空時(shí)自適應(yīng)處理的船載高頻地波 雷達(dá)海雜波抑制方法，具體步驟如下：
[0025] 步驟一、對(duì)高頻地波雷達(dá)回波基帶信號(hào)進(jìn)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(duì)任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向處 理；
[0027] 步驟三、對(duì)通過MUSIC算法處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維空時(shí)自適應(yīng)處理抑制海雜波。
【具體實(shí)施方式】 [0028] 有益效果：
[0029] 本【具體實(shí)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(shí)現(xiàn)了方位上的海雜波抑制。
【具體實(shí)施方式】 [0030] 二：本實(shí)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(duì)任一距離單元和任一多普勒單元數(shù)據(jù)進(jìn)行方位向處理的步驟如下：
[0031] 對(duì)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(jì)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(biāo)Η代表共輒轉(zhuǎn)置； 么）=是空間導(dǎo)向矢量，其中d是陣元間距，λ是波長，上角標(biāo)τ 代表轉(zhuǎn)置，Ν是天線陣元數(shù)目，j2= -1。
[0034]
【具體實(shí)施方式】三：本實(shí)施方式與【具體實(shí)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(shí)現(xiàn)：
[0035] 對(duì)于任一距離單元和任一多普勒單