[发明专利]一种基于FRFT频率估计子空间的射频干扰抑制方法

说明书

本发明提出了一种基于FRFT频率估计子空间的射频干扰抑制方法。具体为计算FRFT的最佳阶次；通过核函数计算一帧原始数据在最佳阶次下的FRFT，得到FRFT频域的原始信号；检测FRFT频域信号的射频干扰；若FRFT频域信号存在射频干扰，通过逆傅里叶变换得到FRFT时域信号；利用FRFT频率估计子空间方法构造正交投影矩阵，对FRFT时域信号做投影变换抑制射频干扰；进行快速傅里叶变换，得到射频干扰抑制后的FRFT频域信号；对FRFT频域信号进行p阶逆FRFT变换，得到射频干扰抑制后的原始信号。本发明可同时抑制稳态和非稳态射频干扰，在充分抑制射频干扰的基础上，能够保持有用信号的完整性，增加了雷达的有效探测距离，提高了雷达对海洋动力学参数反演和目标检测的精度。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于FRFT频率估计子空间的射频干扰抑制方法。

背景技术

高频地波雷达以非接触的方式获取海洋表面动力学参数(风、浪、流等)分布信息，是应用于海洋雷达环境监测的重要探测设备。相比于传统的定点、定标观测，高频地波雷达有全天候、覆盖面积广的优点，能够获得所观测海域较完整的动力学参数时空变化信息。相比于卫星观测有时间和空间分辨率上的优势，并且不受雨雾等天气因素的影响。我国拥有广袤的海洋国土，高频雷达遥感可以为海上经济活动、航行安全和国家海洋权益的维护提供切实可行的技术检测手段。

高频地波雷达工作于短波段(3-30MHz)，存在于该频段内的大量射频干扰，是影响高频地波雷达工作性能的主要因素之一。射频干扰包括短波通讯、广播电台和其他非合作高频雷达信号等人为干扰，以及宇宙噪声、雷电等自然界干扰。相比于目标及海面散射信号，射频干扰能量通常高出几个量级，其进入雷达接收机将与有用信号混叠在一起，减小雷达的有效探测距离，降低雷达探测精度，严重时造成接收机过载，使雷达无法正常工作。

目前已经提出的射频干扰抑制算法主要分为：基于自适应波束形成类(根据射频干扰的来波方向基本保持不变的特点)算法、正交投影类(基于射频干扰在距离、方位的相关性)算法，以及时域检测置零，然后通过插值或者预测恢复类算法。自适应波束形成算法对于来波方向时变的射频干扰抑制效果不佳，并且无法抑制位于主瓣内的射频干扰。基于距离相干性的正交投影算法通常需要得到不包含海杂波的若干距离单元信号作为训练矩阵，然而对于近距离观测的高频地波雷达，训练矩阵难以获得，并且该类算法通常对有用信号衰减较大。而时域检测置零类算法，对于干扰持续出现的情况，往往束手无策。

分数阶傅里叶变换(FRFT)是傅里叶变换的广义形式，可以看作chirp正交基分解。FRFT可以理解为时频二维平面的旋转，在最佳阶次下(对应一个旋转角度)对线性调频信号有良好的聚集作用，被广泛的应用于量子力学、光学和信号处理领域。

发明内容

本发明针对以上问题，提出一种基于FRFT频率估计子空间抑制高频地波雷达射频干扰的方法。该方法不受干扰来波方向扰动的影响，能够最大程度的抑制干扰，同时避免有效信号的衰减，为现有高频地波雷达系统提供了一种快速有效的抗射频干扰方法，从而增加雷达探测距离，提高雷达探测精度。

本发明的技术方案是一种基于FRFT频率估计子空间的射频干扰抑制方法，包括以下步骤：

步骤1，计算FRFT的最佳阶次；

步骤2，通过核函数计算一帧原始数据在最佳阶次下的FRFT，得到FRFT频域的原始信号；

步骤3，检测FRFT频域信号的射频干扰；

步骤4，若FRFT频域信号存在射频干扰，通过逆傅里叶变换得到FRFT时域信号；

步骤5，利用FRFT频率估计子空间方法构造正交投影矩阵，以抑制FRFT频域信号的射频干扰；

步骤6，射频干扰抑制后的FRFT时域信号进行快速傅里叶变换，得到射频干扰抑制后的FRFT频域信号；