[發(fā)明專利]一種基于奇異值分解的空域海雜波抑制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211207886.8
• 申請(qǐng)日: 2022-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN115436904A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳雄斌;高玉斌;王龍崗;岳顯昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué);湖北江輝海工裝備有限公司
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

本發(fā)明提供一種基于奇異值分解的空域海雜波抑制方法，包括步驟1.對(duì)雷達(dá)接收機(jī)的每個(gè)天線單元接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次快速傅里葉變換得到RD譜，并選擇感興趣譜點(diǎn)作為待處理單元；步驟2.選擇待處理單元前后相鄰的譜點(diǎn)作為參考距離單元，對(duì)參考距離單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，并計(jì)算參考距離單元陣列向量x_f的協(xié)方差矩陣c；步驟3.對(duì)參考距離單元的協(xié)方差矩陣c進(jìn)行奇異值分解，并根據(jù)奇異值的大小，將空間化分為雜波子空間U₁和目標(biāo)與噪聲子空間U₂；步驟4.將待處理單元陣列向量x向U₁空間進(jìn)行投影，并從陣列向量x中減去其在U₁空間的投影分量x'，從而達(dá)到抑制海雜波的目的。本發(fā)明不需要預(yù)知干擾源的方位，能夠準(zhǔn)確估計(jì)海雜波子空間和噪聲子空間，提高了輸出信噪比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高頻地波雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于奇異值分解的空域海雜波抑制方法。

背景技術(shù)

短波波段垂直極化的電磁波沿海洋表面?zhèn)鞑r(shí)具有衰減小，而且能夠繞射傳播的特點(diǎn)。高頻地波雷達(dá)利用其特性，克服了地球曲率的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)海洋表面和低空目標(biāo)的超視距、全天候探測(cè)，具有探測(cè)范圍廣、成本低、實(shí)時(shí)性好等的特點(diǎn)，成為探測(cè)海面和低空目標(biāo)的重要手段。

高頻地波雷達(dá)進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)時(shí)，回波當(dāng)中除了目標(biāo)回波信號(hào)外，還存在大量的干擾信號(hào)，其中由海浪散射產(chǎn)生的回波信號(hào)稱為海雜波。回波中一階海雜波的強(qiáng)度往往比目標(biāo)信號(hào)強(qiáng)得多，而且艦船等低速目標(biāo)的多普勒頻率與海雜波的Bragg峰相近，從而被淹沒在海雜波中，很難被檢測(cè)。因此對(duì)海雜波進(jìn)行抑制，是高頻地波雷達(dá)實(shí)現(xiàn)對(duì)一階海雜波譜中的目標(biāo)檢測(cè)的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于奇異值分解(singular-value decomposition,SVD)的空域海雜波抑制方法(以下簡(jiǎn)稱空域SVD算法)，充分利用天線陣列的信息，在海雜波方位未知的情況下，通過SVD分解來估計(jì)空域的海雜波子空間和噪聲子空間，然后利用子空間之間的正交性，通過投影實(shí)現(xiàn)在空間域?qū)ｋs波的抑制。空域海雜波抑制算法是在空域?qū)ｋs波進(jìn)行抑制的，而且一般來說RD(Range-Doppler)譜中單個(gè)譜點(diǎn)信號(hào)源的數(shù)目是有限的，在對(duì)陣列信號(hào)的協(xié)方差矩陣進(jìn)行奇異值分解時(shí)，得到的奇異值數(shù)目較少，比較容易準(zhǔn)確劃分海雜波子空間與噪聲子空間，海雜波的抑制效果更好。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于奇異值分解的空域海雜波抑制方法，包括以下步驟：

步驟1.對(duì)雷達(dá)接收機(jī)的每個(gè)天線單元接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩次快速傅里葉變換得到RD譜，并選擇感興趣譜點(diǎn)作為待處理單元；

步驟2.選擇待處理單元前后相鄰的RD譜點(diǎn)作為參考距離單元，對(duì)參考距離單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換，并計(jì)算參考距離單元陣列向量x_f的協(xié)方差矩陣c；

步驟3.對(duì)參考距離單元的陣列向量x_f的協(xié)方差矩陣c進(jìn)行奇異值分解，并根據(jù)奇異值的大小，將空間化分為雜波子空間U₁和目標(biāo)與噪聲子空間U₂；

步驟4.將待處理單元陣列向量x向海雜波子空間U₁進(jìn)行投影，并從陣列向量x中減去其在海雜波子空間U₁的投影分量x'，從而達(dá)到抑制海雜波的目的。

進(jìn)一步的，對(duì)于RD譜中的一個(gè)譜點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)為單頻信號(hào)，而該信號(hào)可能來自多個(gè)信源，陣列接收該信號(hào)的輸出數(shù)據(jù)矢量可記為x，對(duì)其取協(xié)方差，可得

C＝xx^H＝Ass^HA^H+σ²I_N