高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法技术

本发明专利技术揭示了一种高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，其流程大致为：先进行瞬态干扰定位，再使用不含干扰的慢时间数据估计杂波和目标子空间，随后将含干扰数据向子空间投影，最终实现目标提取。本发明专利技术通过将含干扰数据段向杂波和目标子空间上投影，使得瞬态干扰在被抑制的同时保留目标与杂波分量，改善了高频雷达受到瞬态干扰时的探测性能。本发明专利技术不再需要矩阵求逆，降低了计算复杂度，具有一定的工程学意义。

The Method of Extracting Echo from Transient Jamming in HF Radar

The invention discloses a method for extracting echoes from transient jamming for high frequency radar. The process is roughly as follows: first locating the transient jamming, then estimating clutter and target subspace using slow time data without jamming, and then projecting the jamming data to subspace to achieve target extraction. The invention improves the detection performance of high frequency radar when it is subjected to transient interference by projecting the data section containing interference onto the clutter and target subspace so that the transient interference can be suppressed while retaining the target and clutter components. The invention does not need matrix inversion anymore, reduces the computational complexity and has certain engineering significance.

【技术实现步骤摘要】
高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法
本专利技术涉及一种高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，属于雷达

技术介绍
高频雷达是预警网络进行超视距探测的重要手段。目前主要的超视距雷达系统包括天波超视距雷达和地波超视距雷达。天波超视距雷达利用电离层对高频信号的反射作用，将电磁信号以一定的发射角度向电离层发射，反射信号以下视方式探测视距外区域。地波超视距雷达主要用于海面及低空的探测，利用海面上方的微波波导效应，使得电磁信号沿海面双向传播，探测到视距外的区域。超视距雷达虽然具备很好的应用场景，但由于其工作在高频频段，与很多的通信设备、电磁探测设备共用同一频段，因此很容易受到各种各样的高频干扰。此外，自然界中的闪电、流星余迹等也会产生高频频段信号，进入雷达接收机，形成高频干扰。当高频干扰的持续时间短于雷达的相干积累周期时，通常会出现一种干扰现象，称为瞬态干扰。瞬态干扰在一个相干积累周期的处理中，会显著抬高目标检测时的背景噪声电平，从而影响雷达的探测性能。针对上述问题，研究者们开展了一系列的研究工作。目前，有研究者提出了一种基于改进二次平滑的双目标优化方法，这一方法在基本保证性能的前提下，不再需要数据插值，取得了较好的性能和运算量的折中。但是，这一方法在进行目标恢复和干扰抑制时需要进行矩阵求逆和特征分解两次大运算量的矩阵计算，仍然会增加实际工程应用中的运算负担，因此也并不适用于大规模的推广使用。综上所述，如何在现有技术的基础上提出一种全新的优化方案，以提高运算效率，降低计算复杂度，也就成为了本领域内技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于现有技术存在上述缺陷，本专利技术的目的是提出一种高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，包括如下步骤：S1、获得波束形成和脉冲压缩后的数据矩阵x(n)；S2、根据雷达背景噪声功率计算干扰定位门限S3、对原始数据序列x(n)进行三脉冲对消杂波抑制；S4、将不含杂波的数据序列y(n)中各分量的功率与对应的干扰定位门限T进行比较，判断y(n)中是否有数据包含瞬态干扰，若|yq(n)|2≥T，则yq(n)中包含瞬态干扰，并记录此数据对应的脉冲序号，否则，yq(n)不包含瞬态干扰；S5、将S4中记录包含瞬态干扰的脉冲序号按升序组成无杂波干扰位置向量an，其中，n＝1,2,...,N；S6、根据无杂波干扰位置向量an，计算原始数据中的干扰位置向量bn；S7、使用无干扰数据，估计杂波与目标协方差矩阵Rn；S8、对协方差矩阵Rn进行特征分解，得到特征向量矩阵和降序排列的特征值向量λn＝[λn1,λn2,…,λnL]，其中，unl是距离单元n的第l个特征向量，λnl是距离单元n的第l个特征值；S9、根据特征值λn分布得到代表杂波和目标的特征值编号cn，并将对应的特征向量组成主分量矩阵S10、使用主分量矩阵从包含瞬态干扰的数据段xc(n)提取回波，提取结果记为xd(n)；S11、在原始数据序列x(n)中，将瞬态干扰的数据段xc(n)替换成提取结果xd(n)，得到回波提取后的数据序列z(n)，后续的多普勒滤波等处理均在回波提取后的数据序列z(n)上进行。优选地，S1具体包括如下步骤：雷达回波信号经过波束形成和脉冲压缩后，得到包含瞬态干扰的慢时间接收信号序列x(n)＝[x1(n),x2(n),…,xm(n),…,xM(n)]T，其中，n表示距离单元编号，n＝1,2,…,N，N表示一个扫频周期包含的距离单元总数，m表示扫频周期编号，m＝1,2,…,M，M表示一个相干积累周期中的扫频周期总数，[·]T表示转置。优选地，S3具体包括如下步骤：S31、记三脉冲对消所用的Q×M维杂波抑制滤波器系数矩阵F为，其中，Q是三脉冲对消后的脉冲数，Q＝M-2，f0、f1、f2分别是三脉冲对消滤波器的滤波器系数，f0＝1，f1＝-2，f2＝1；S32、将原始数据序列x(n)通过杂波抑制滤波器矩阵F，得到该距离单元不含杂波的Q×1维数据向量y(n)，y(n)＝Fx(n)，其中，n＝1,2,...,N，N为一个脉冲重复周期中的距离单元数。优选地，S6具体包括如下步骤：S61、设无杂波的干扰位置向量an＝[an1,an2,...,anL]，对每个元素anl，均计算原始数据的干扰脉冲序号集合Enl＝{anl,anl+1,anl+2}，其中，l＝1,2,...,L，L为an中记录的干扰个数，n＝1,2,...,N；S62、根据干扰脉冲序号集合Enl，得到原始数据序列x(n)内含有瞬态干扰的脉冲序号集合Gn＝En1∪En2∪…∪Enl∪…∪EnL，其中，∪表示对集合取并；S63、将瞬态干扰的脉冲序号集合Gn中的脉冲序号，组成原始数据中的干扰位置向量bn＝[bn1,bn2,…,bnP]，其中，P表示原始数据中的瞬态干扰慢时间长度。优选地，S7具体包括如下步骤：S71、在x1(n)到之间，选择e个长度为P的重叠滑窗的训练向量组成左训练矩阵其中，3P+bnP-M-2＜e＜bn1-P+1；S72、在到xM(n)之间，选择2P-e个长度为P的重叠滑窗的训练向量组成右训练矩阵S73、由左训练矩阵与右训练矩阵组成快拍矩阵S74、估计杂波与目标协方差矩阵Rn，其中，[·]H表示共轭转置。优选地，S9具体包括如下步骤：S91、计算噪声特征值的平均值S92、计算特征值判别门限S93、将特征值向量λn中各分量与特征值判别门限S进行比较，若λnl≥S，则λnl对应的特征向量unl代表杂波和目标分量，并记录此数据对应的序号l，否则，λnl对应的特征向量unl不包含杂波和目标分量；S94、将所有代表杂波和目标分量的特征向量按列组成主分量矩阵优选地，S10具体包括如下步骤：S101、根据原始数据中的干扰位置向量bn，将原始数据序列x(n)中包含瞬态干扰的数据段记为xc(n)，S102、使用主分量矩阵从包含瞬态干扰的数据段xc(n)提取回波，提取结果记为xd(n)，与现有技术相比，本专利技术的优点主要体现在以下几个方面：本专利技术通过将含干扰数据段向杂波和目标子空间上投影，使得瞬态干扰在被抑制的同时保留目标与杂波分量，改善了高频雷达受到瞬态干扰时的探测性能。本专利技术不再需要矩阵求逆，降低了计算复杂度，具有一定的工程学意义。此外，本专利技术的适用性、兼容性较强，为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于同领域内其他与高频雷达相关的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握。附图说明图1是本专利技术的实现流程图；图2是原始数据慢时间功率图；图3是原始数据多普勒谱；图4是无干扰数据的协方差矩阵特征值分布图；图5是对原始数据用本专利技术方法与现有方法分别处理后的多普勒谱比较图。具体实施方式如图1所示，本专利技术揭示了一种高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，包括如下步骤：S1、获得波束形成和脉冲压缩后的数据矩阵x(n)。雷达回波信号经过波束形成和脉冲压缩后，得到包含瞬态干扰的慢时间接收信号序列x(n)＝[x1(n),x2(n),…,xm(n),…,xM(n)]T，其中，n表示距离单元编号，n＝1,2,…,N，N表示一个扫频周期包含的距离单元总数，m表示扫频周期编号，m＝1,2,…,M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获得波束形成和脉冲压缩后的数据矩阵x(n)；S2、根据雷达背景噪声功率

【技术特征摘要】
1.一种高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获得波束形成和脉冲压缩后的数据矩阵x(n)；S2、根据雷达背景噪声功率计算干扰定位门限S3、对原始数据序列x(n)进行三脉冲对消杂波抑制；S4、将不含杂波的数据序列y(n)中各分量的功率与对应的干扰定位门限T进行比较，判断y(n)中是否有数据包含瞬态干扰，若|yq(n)|2≥T，则yq(n)中包含瞬态干扰，并记录此数据对应的脉冲序号，否则，yq(n)不包含瞬态干扰；S5、将S4中记录包含瞬态干扰的脉冲序号按升序组成无杂波干扰位置向量an，其中，n＝1,2,...,N；S6、根据无杂波干扰位置向量an，计算原始数据中的干扰位置向量bn；S7、使用无干扰数据，估计杂波与目标协方差矩阵Rn；S8、对协方差矩阵Rn进行特征分解，得到特征向量矩阵和降序排列的特征值向量λn＝[λn1,λn2,…,λnL]，其中，unl是距离单元n的第l个特征向量，λnl是距离单元n的第l个特征值；S9、根据特征值λn分布得到代表杂波和目标的特征值编号cn，并将对应的特征向量组成主分量矩阵S10、使用主分量矩阵从包含瞬态干扰的数据段xc(n)提取回波，提取结果记为xd(n)；S11、在原始数据序列x(n)中，将瞬态干扰的数据段xc(n)替换成提取结果xd(n)，得到回波提取后的数据序列z(n)，后续的多普勒滤波等处理均在回波提取后的数据序列z(n)上进行。2.根据权利要求1所述的高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，其特征在于，S1具体包括如下步骤：雷达回波信号经过波束形成和脉冲压缩后，得到包含瞬态干扰的慢时间接收信号序列x(n)＝[x1(n),x2(n),…,xm(n),…,xM(n)]T，其中，n表示距离单元编号，n＝1,2,…,N，N表示一个扫频周期包含的距离单元总数，m表示扫频周期编号，m＝1,2,…,M，M表示一个相干积累周期中的扫频周期总数，[·]T表示转置。3.根据权利要求1所述的高频雷达从瞬态干扰中提取回波的方法，其特征在于，S3具体包括如下步骤：S31、记三脉冲对消所用的Q×M维杂波抑制滤波器系数矩阵F为，其中，Q是三脉冲对消后的脉冲数，Q＝M-2，f0、f1、f2分别是三脉冲对消滤波器的滤波器系数，f0＝1，f1＝-2，f2＝1；S32、将原始数据序...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘子威，赵珊珊，张更新，胡义鑫，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32