一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108872948A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810865310.8(22)申请日2018.08.01(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人董英凝董博远邓维波赵彬(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人岳泉清(51)Int.Cl.G01S7/36(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图5页(54)发明名称一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法(57)摘要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。CN108872948ACN108872948A权利要求书1/3页1.一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法，其特征在于：所述高频地波雷达电离层杂波抑制方法包括以下步骤：步骤一：由雷达距离-多普勒谱，确定对应每个电离层杂波聚集区的杂波中心距离元ki,i＝0,1,…,p-1，p为电离层杂波聚集区的个数；步骤二：根据步骤一确定的杂波中心距离元ki，计算电离层杂波在杂波中心距离元ki和与其相邻的距离元ki+1上的距离相关系数步骤三：设置电离层杂波聚集区的相关系数参考阈值Th1，比较由步骤二得到的距离相关系数的值与参考阈值Th1的大小关系，如果则判定该杂波中心距离元对应杂波区域为聚集区，数据有效；否则，判定该杂波中心距离元对应杂波区域不是聚集区，数据无效，舍弃；筛选出所有满足条件的杂波中心距离元ki，按从小到大的顺序依次排列并赋值给dc,c＝0,1,…,m-1，表示聚集区的杂波中心距离元，m为有效数据个数，执行步骤四；步骤四：计算杂波中心距离元d0与第j跳回波聚集区的杂波中心距离元dj的互相关系数步骤五：设置电离层杂波聚集区的互相关系数参考阈值Th2，将步骤四求得的每个互相关系数与参考阈值Th2作比较，如果则认为第j跳回波聚集区数据有效；否则，舍弃第j跳回波聚集区数据；筛选出所有满足条件的杂波中心距离元dj，对应区域为有效聚集区，执行步骤六；步骤六：由步骤五筛选得到的每个满足条件的杂波中心距离元dj，对应的雷达接收回波谱信号记为其中N为采样点数，dj为有效聚集区的杂波中心距离元；使用的上下相邻r个距离元信号构造聚集区信号矩阵使用杂波中心距离元d0对应的雷达接收回波谱信号的上下相邻r个距离元信号构造聚集区信号矩阵步骤七：取和构造多聚集区联合参考矩阵X；步骤八：根据步骤七得到的多聚集区联合参考矩阵X，求得X的相关矩阵的最大似然估计R；步骤九：对步骤八求得的最大似然估计R进行特征值分解，得到降序排列的特征值λs和与λs相对应的特征向量vs，s为特征值的个数；步骤十：取前L个大的特征值所对应的特征向量为电离层杂波的特征向量，构成矩阵，形成电离层杂波子空间特征向量矩阵V；步骤十一：利用步骤十得到的特征向量矩阵V，构造正交投影矩阵P；步骤十二：通过将步骤七得到的多聚集区联合参考矩阵X，投影到由步骤十一确定的正交投影矩阵P的正交子空间上，来消除待处理距离元上与多聚集区联合参考矩阵相关的电离层杂波，求出待处理聚集区经过正交投影处理后的杂波抑制信号矩阵Y。2.根据权利要求1所述一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤二中计算电离层杂波在杂波中心距离元ki和与其相邻的距离元ki+1上的距离相关系数2CN108872948A权利要求书2/3页的具体过程为：其中X(ki)为雷达在第ki个距离元上的回波数据，Cov[X(ki),X(ki+1)]为第ki个距离元与第ki+1个距离元上回波数据的协方差，Var[X(ki)]为X(ki)的方差；越大，电离层杂波在两个相邻距离元ki与ki+1上的相关性越强。3.根据权利要求2所述一种高频地波雷达电离层杂波抑制方法，其特征在于：所述步骤四中计算杂波中心距离元d0与第j跳回波聚集区的杂波中心距离元dj的互相关系数的具体过程为：其中X(d0)为雷达在Es层聚集区的杂波中心距离元d0上的回波数据，X(dj)为雷达在第j跳回波聚集区的杂波中心距离元dj上的回波数据，Cov[X(d0),X(dj)]为电离层杂波与