基于多維聯(lián)合的高頻雷達(dá)雜波及干擾抑制方法研究.pdf

1、高頻地波超視距雷達(dá)利用垂直極化電磁波能夠沿海面繞射傳播的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)海面目標(biāo)及低空飛行目標(biāo)的超視距探測(cè)。其工作在3~30MHz的HF波段，使具有隱身設(shè)計(jì)的目標(biāo)無所遁形。其探測(cè)距離遠(yuǎn)、范圍廣、可全天候工作的特點(diǎn)吸引了眾多國(guó)家投入大量精力進(jìn)行高頻地波超視距雷達(dá)的研制工作。高頻地波超視距雷達(dá)由于其自身體制的特點(diǎn)以及工作的頻段十分擁擠，其面臨的雜波及干擾背景是極其復(fù)雜的。因此高頻地波超視距雷達(dá)中的雜波及干擾抑制方法一直是各國(guó)學(xué)者和科研人員研究的重

2、點(diǎn)問題。
　　本文針對(duì)高頻地波超視距雷達(dá)，從雜波及干擾特性角度出發(fā)，致力于更深入的研究高頻地波超視距雷達(dá)所面臨的雜波及干擾的特點(diǎn)，提出了兩種距離相關(guān)性分析方法：基于子空間的距離相關(guān)性分析方法和基于壓縮感知的距離相關(guān)性分析方法。其中基于子空間的距離相關(guān)性分析方法利用統(tǒng)計(jì)的協(xié)方差矩陣獲得雜波及干擾子空間，再利用雜波及干擾子空間分析距離相關(guān)性。由于該方法需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，因此適用于統(tǒng)計(jì)特性強(qiáng)的雜波和干擾。基于壓縮感知的距離相關(guān)性分析方

3、法能夠在單次快拍條件下，對(duì)雜波分量進(jìn)行分離，進(jìn)而依據(jù)各雜波分量之間的關(guān)系綜合計(jì)算其距離相關(guān)性。本文利用基于壓縮感知的距離相關(guān)性分析方法對(duì)實(shí)測(cè)的海雜波、電離層雜波、流星余跡進(jìn)行了分析，同時(shí)比較了不同積累時(shí)間對(duì)雜波距離相關(guān)性的影響。
　　通過對(duì)海雜波和電離層的空域分布特性的分析，將其歸為方位擴(kuò)展雜波，并根據(jù)其空域相關(guān)性提出了利用雜波的旁瓣信息來估計(jì)主瓣內(nèi)雜波信息的方法。首先利用海雜波驗(yàn)證了該方法的可行性，再通過對(duì)常見空域分布的仿真驗(yàn)證

4、了該方法理論上的有效性，最后通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中的海雜波和電離層雜波進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的有效性。但是該方法在實(shí)用中對(duì)陣列幅相一致性要求很高，并且對(duì)于目標(biāo)方位與波束指向存在偏差情況下的魯棒性不強(qiáng)。針對(duì)上述問題，利用雷達(dá)信號(hào)處理理論中的空時(shí)等效性，提出了基于知識(shí)的方位擴(kuò)展雜波抑制方法。依據(jù)目標(biāo)檢測(cè)原則和輸出信雜比最大原則，提出了空域阻塞濾波器的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，其主要思想是利用系統(tǒng)的參數(shù)和預(yù)檢測(cè)到的最大目標(biāo)能量，自適應(yīng)的設(shè)計(jì)空域阻塞濾波器，從而達(dá)到提高魯

5、棒性的目的
　　對(duì)于分布復(fù)雜的電離層雜波，基于知識(shí)的方位擴(kuò)展雜波抑制方法適用范圍有限。因此本文基于對(duì)電離層雜波角度-多普勒頻率二維譜分布特點(diǎn)的分析，提出了基于空時(shí)自適應(yīng)處理方法的多維聯(lián)合雜波及干擾抑制方法。傳統(tǒng)的空時(shí)自適應(yīng)信號(hào)處理方法由于其巨大的計(jì)算量和對(duì)復(fù)雜雜波背景適應(yīng)性不強(qiáng)，因此無法直接應(yīng)用于高頻地波超視距雷達(dá)。本文比較了多種降維空時(shí)自適應(yīng)處理方法，并結(jié)合對(duì)高頻地波超視距雷達(dá)中的系統(tǒng)自由度和雜波自由度的分析，提出了多維聯(lián)合處理

6、方法中的局部處理單元大小的確定準(zhǔn)則。結(jié)合第2章對(duì)雜波及干擾距離相關(guān)性的分析，針對(duì)平穩(wěn)雜波及干擾、豐富樣本條件下的非平穩(wěn)雜波和有限數(shù)據(jù)樣本的雜波提出了等權(quán)重對(duì)角加載法、門限選擇法和變權(quán)重加載法，由它們共同構(gòu)成一套多維聯(lián)合雜波及干擾抑制方法，并用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了以上方法的有效性以及其在陣列存在幅相誤差和目標(biāo)方位偏差影響下的魯棒性。
　　本文不僅從理論上提出了一系列雜波及干擾的特性分析方法和抑制方法，還從工程應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)角度提出了多維聯(lián)合抑