[发明专利]一种高频地波雷达射频干扰抑制的方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及到抑制高频地波雷达射频干扰的方法。

背景技术

高频地波雷达是一种可以进行连续大面积海洋环境监测的重要探测设备，主要探测海洋表面风、浪、流、潮等海洋动力学参数和海面低空低速移动目标，而我国海岸线全长超过3.2万公里，因此高频地波雷达对国民经济和国防建设具有十分重要的意义。

高频地波雷达一股工作在3-30MHz，而在此频段会有大量射频干扰，射频干扰主要来自于雷达工作的高频段内密集的短波通讯信号、广播电台信号以及工业干扰。由于这些干扰均是有源的，其功率与雷达回波信号相比十分强大，当其进入接收机后，会极大地降低高频雷达的数据质量，对后续的提取海洋表面动力学参数产生严重的阻碍，有时甚至不能够提取风、浪、流等信息。

射频干扰主要有以下特性：(1)在距离多普勒谱中，它呈现为沿距离轴分布的纵向条带，基本上在所有距离元中均有所体现。射频干扰中的随机信息成分对噪声基底有所贡献。(2)射频干扰较严重的时刻一股出现在傍晚17时至21时，此时由于电离层D层的消失，短波电台尤其是繁忙的作业渔船的通讯信号不能有效地被电离层屏蔽，而进入雷达系统，干扰雷达正常工作。由于短波频率资源十分有限，雷达要选择一个不包含干扰的频段来工作是非常困难的，因此去除或抑制回波中的射频干扰显得尤其重要。

在现有的高频雷达抗射频干扰方法中，主要有自适应法和时频域抗干扰法。在自适应波束形成抗干扰方法中，由于依赖于大型相控天线阵，系统较为复杂，且不适用于小口径宽波束雷达，因此该方法较少被采用。而依据信号时频域特征的抗干扰方法，如基于瞬态干扰的检测-去除-恢复法和基于干扰距离分布特征的干扰信号子空间正交投影法等，由于都需要对含有射频干扰的接收信号进行滤波处理，因而必然会对有用的信号造成一定程度的损失和畸变(如旁瓣幅度升高，主瓣展宽)，而且当存在多个于扰时，这种影响将会变得更加严重，抑制效果不佳。

发明内容

本发明针对上述问题，提出一种高频地波雷达射频干扰抑制的方法，避免了现有抗射频干扰算法对雷达信号有损失的不利影响。本发明在降低干扰的同时完整保留有用信号，为现有的高频雷达系统提供一种快速有效的射频抗干扰方法，从而能够增加雷达探测距离，提高雷达探测精度。

本发明的技术方案是一种高频地波雷达射频干扰抑制的方法，包括以下步骤：

步骤1，根据雷达波形参数和雷达的最大探测距离，设定频率阈值f_max；

步骤2，对接收的原始信号进行经验模态分解EMD(Empirical Mode Decomposition)得到两个以上本征模态函数IMF(Intrinsic Mode Function)和一个趋势函数r_n(t)；

步骤3，对受射频干扰影响最为明显的第一个本征模态函数IMF，通过标准差判定和滑窗处理检测出射频干扰，标记射频干扰的位置；

步骤4，选择一个本征模态函数IMF，对其进行Hilbert变换，找到该本征模态函数IMF每一个时间点对应的瞬时频率，即：

[A f]＝hilbert(IMF)

步骤5，求出步骤4所述本征模态函数IMF的平均幅值A_mean，当干扰位置点的幅度高于三倍平均幅值A_mean时，将该干扰位置点的幅值置为零，即IMF(A＞3*A_mean)＝0；否则，若干扰位置点的瞬时频率高于设定的频率阈值f_max，也将该干扰位置点的幅值置为零，即IMF(f≥f_max)＝0；遍历完所有干扰位置的采样点后，转到步骤6；

步骤6，对所有本征模态函数IMF重复步骤4和步骤5过程，直到完成对所有本征模态函数IMF的处理，转到步骤7；

步骤7，将经过处理的所有IMF和原趋势项(趋势函数)相加，得到干扰抑制后的信号。

所述步骤3中，求出第一个本征模态函数IMF的标准差σ，在第一个本征模态函数IMF中，通过对该本征模态函数IMF滑窗来判定是否高于标准差σ，以确定射频干扰位置。

所述步骤3中，将窗的长度设为L，求出窗内L个点的标准差如果其中一个点的标准差高于σ，判定此处是射频干扰，否则，继续进行下一滑窗，由此检测到干扰的位置。

本发明的优点在于：