[发明专利]基于多域信息的强干扰环境下地波雷达一阶回波谱提取方法

摘要

基于多域信息的强干扰环境下地波雷达一阶回波谱提取方法，包括利用多通道地波雷达距离‑多普勒谱在经过波束形成及选择契比雪夫加权后，形成地波雷达距离域‑多普勒‑方位多域谱，在距离域、多普勒域以及方位域设置必要的窗口和约束条件，在多域取值窗口和约束条件下计算一阶回波谱功率，增强一阶回波谱并削弱干扰功率，达到抗干扰目的。最终，通过最大信干噪比搜寻，获取一阶回波谱峰值频率以及谱展宽量，实现一阶回波谱提取。本发明克服了一阶回波谱提取方法在强干扰环境下失效的缺陷，通过构造的地波雷达多维谱，综合考虑一阶回波与电离层及船只回波干扰在多域中的不同特性并制定了相应的抗干扰提取策略，实现地波雷达一阶回波谱的有效提取。

主权项

1.基于多域信息的强干扰环境下地波雷达一阶回波谱提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：利用雷达数据形成地波雷达多域谱：首先，多通道距离‑多普勒谱由对雷达各通道采集的下变频时域数字信号分别进行脉冲压缩和相干积累得到；该多通道距离‑多普勒谱在经过选择适合一阶回波谱提取的契比雪夫加权的空域加权方式后，形成地波雷达距离域‑多普勒‑方位谱，记为s(r,f,θ)，其物理量为幅度值，单位dB，并基于此来提取一阶回波谱；步骤2：制定初始值和提取约束条件：从高频电磁散射理论中的理论正、负一阶布拉格频率计算公式，得到无海流时的一阶回波正、负峰值，并将该值作为将要提取的一阶回波峰值频率的初始值A，记为及其物理量为频率值，单位Hz，一阶回波的初始谱展宽量设为一阶回波谱展宽提取量约束条件的最大值，然后制定一阶回波谱峰值频率提取约束条件和关于A的一阶回波谱展宽提取量约束条件：(1)根据上述初始值A、地波雷达探测海区的年季最大海流值制定一阶回波谱峰值频率提取约束条件；(2)根据探测海区年季最大海流值和雷达多普勒分辨率，制定海流影响下的一阶回波谱展宽提取量约束条件；步骤3：增强一阶回波谱功率，即通过在距离域、多普勒域以及方位域设置必要的窗口和约束条件，在多域窗口和约束条件下计算一阶回波谱的功率，实现一阶回波谱的增强：其中，距离域窗口的低值为雷达距离分辨率，高值为雷达相干积累时间内船只航行的最远径向距离；多普勒域窗口由步骤2约束条件给出的一阶回波谱峰值频率和谱展宽量决定，窗口低值为峰值频率减去谱展宽量的二分之一，窗口高值为峰值频率加上谱展宽量的二分之一；方位域窗口的低值及高值覆盖雷达有效探测的角度范围；步骤4：信干噪比计算：信号功率为步骤3获取的增强的一阶回波谱功率，干扰及噪声功率通过在多域设置的窗口计算，其中多普勒域窗口为步骤3给出的窗口左右边界各延伸半个窗口的宽度，距离及方位域窗口为步骤3给出的窗口；将信号功率除以干扰及噪声功率得到信干噪比，该信干噪比在正、负多普勒两端分别计算，得到相应的两个信干噪比SINR_P和SINR_N；步骤5：最大信干噪比搜寻：将两个信干噪比SINR_P和SINR_N取和，然后在A的谱展宽量给定的范围内选择初始取值B，且A≠B，使关于B的多普勒域窗口的取值等于A的谱展宽量的一个子集，并根据新的初始值B重复步骤3、4的操作，以计算B的增强一阶回波谱功率以及关于该子集的信干噪比和；然后依次使关于B的多普勒域窗口的取值等于A的谱展宽量的各个子集，重复步骤3、4的操作，得到B的关于所有谱展宽量子集的信干噪比和；然后在上述谱展宽量给定范围内遍历所有值，得到各个值关于各个谱展宽量子集的信干噪比的和；搜寻各个值关于各个谱展宽量子集的信干噪比的和的最大值，将该最大值所对应的谱展宽量给定范围内的频率值记为C，并作为一阶回波谱的峰值频率，将该最大值对应的谱展宽量的子集作为一阶回波谱的谱展宽量；由上述一阶回波谱的峰值频率以及一阶回波谱的谱展宽量即可实现一阶回波谱的提取。