[发明专利]一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法

说明书

一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法，本发明涉及高频地波雷达电离层杂波抑制方法。本发明为了解决现有方法较多地用来抑制高频雷达中的窄带射频干扰以及瞬态冲击干扰，不能很好的抑制电离层的干扰，且不宜应用于宽波束雷达，以及会造成一阶Bragg峰信息的缺失以及海浪回波能量的减弱的问题。本发明相对传统杂波抑制算法，利用电离层多聚集区杂波之间的互相关性来完成对消处理，在抑制电离层杂波的同时，保留海浪回波及一阶Bragg峰的信息，减少正常海洋回波能量的下降。经过本发明方法处理后，雷达回波谱中的强电离层杂波被明显抑制，杂波抑制幅度提高，回波信杂噪比获得显著改善。本发明用于高频地波雷达探测领域。

技术领域

本发明涉及高频地波雷达探测领域，具体涉及高频地波雷达电离层杂波抑制方法。

背景技术

高频地波雷达具有独特的超视距和全天候探测能力，广泛应用于舰船和飞机等运动目标的探测和海洋观测。在实际应用中，由于地波雷达发射天线做不到完全理想地使电磁波沿海面传播，因此虽然大部分能量能够沿水平面发射，但仍不可避免地存在小部分能量向上发射，并经由电离层传播反射回来，被雷达所接收形成了电离层杂波。

电离层杂波能量很强，由于电离层电子浓度和高度的时变特性，杂波通常在距离维和多普勒维均有扩展，表现出明显的非平稳信号特征，这些杂波经常使雷达在相应距离上性能急剧下降甚至失效，严重影响了雷达的探测性能。在海态反演应用中，电离层杂波能量有时甚至超过海浪回波的能量，对于海洋信息的提取十分不利，其不确定性也为杂波消除带来了极大的困难。因此，对高频地波雷达电离层杂波抑制一直是研究的难点和亟待解决的问题。

目前现有的电离层杂波抑制方法包括自适应波束形成技术、极化滤波技术等。自适应波束形成技术是通过让阵列天线方向图的主瓣指向所需方向，使波束的副瓣与外部干扰的分布相适应来抑制干扰，但它对天线主瓣波束宽度有一定的限制,因而不宜应用于宽波束雷达。极化滤波技术是利用目标和干扰在极化域的特征来进行滤波处理，由于该技术需要较多的水平天线使系统变得复杂，故在高频地波雷达的实际工程应用中很少采用。常用于高频地波雷达杂波抑制的特征值分解法以及基于时频分析、基于(多普勒)频域滤波的干扰检测和抑制方法，则较多地用来抑制高频雷达中的窄带射频干扰以及瞬态冲击干扰(主要是流星余迹干扰和雷电干扰)。采用特征值分解法抑制高频地波雷达电离层杂波的同时，也会造成一阶Bragg峰信息的缺失以及海浪回波能量的减弱。

电离层一般包括D层、E层和F层。高频地波雷达所接收的电离层杂波可能存在的传播模式主要包括Es(或E)层直接回波、F层直接回波以及Es(或E)层海面模式回波等，根据其杂波分布情况可分为聚集区和扩散区。经由天波、海洋调制的混合路径产生的电离层杂波，存在于电离层高度之上且存在较大的距离扩展，由于闪烁等原因，其时频分布显得模糊散乱，有时强于海洋回波，这样的杂波区域称为扩展区。对应于天顶方向的Es层直接回波距离分布较集中且能量通常很强，有着聚集的时频分布，形成的集中分布条带状区域称为聚集区，通常出现在雷达距离-多普勒谱(R-D谱)杂波区的最底部。因Es层的强反射作用，在R-D谱的上方存在Es层杂波的一跳和二跳回波等，这些杂波区域能量一般较强且很集中，也属于聚集区。由于电离层Es层的厚度非常薄，通常情况下为百米量级，而高频地波雷达的距离分辨率为数公里，因此Es层杂波及其多跳回波在回波谱图上出现的距离相对集中，能量也主要集中在邻近的几个距离单元上(多为3至5个距离元)。聚集区杂波对同距离的有用信号形成压制性影响，必须对其进行抑制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方法较多地用来抑制高频雷达中的窄带射频干扰以及瞬态冲击干扰，不能很好的抑制电离层的干扰，且不宜应用于宽波束雷达，以及会造成一阶Bragg峰信息的缺失以及海浪回波能量的减弱的问题，而提出一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法。

一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法包括以下步骤：