[发明专利]用于对含盐液体介质中的杂波进行谱估计的方法

说明书

本发明涉及一种用于对含盐液体介质（例如湖泊、河流、海洋或大洋)中的杂波进行谱估计的方法，其中，该杂波由海洋雷达接收，该方法基于包括至少三个天线的天线阵列。该方法包括以下几个步骤：第一步骤（101）：基于天线阵列，形成至少两个天线子阵列，每个天线子阵列包括的天线至少比该天线阵列所包括的天线少一个；第二步骤（102）：计算在每个天线子阵列方向上的波束；第三步骤（103）：基于来源于每个子阵列的波束的数据，对包括在波束中的所有的源进行角定位；第四步骤（104）：估计每个已定位的源的能量；第五步骤（105）：当波束包括若干源时，根据预定标准，在这些源中选择出一个被称为优选源的源。

技术领域

本发明涉及一种用于对含盐液体（即盐度非零的液体）介质（例如湖泊、河流、海洋或大洋)中的杂波进行谱估计方法。该方法特别适用于沿海的海洋雷达观测领域，也适用于湖泊和河流的观测。

谱估计是一种估计信号的功率谱密度的技术。

本发明更具体地涉及一种应用于海杂波的雷达信号处理技术，其中，该海杂波由多普勒沿海海洋雷达接收至天线阵列，其中天线阵列工作于电磁波段HF或VHF（HF对应于高频，VHF对应于超高频），即介于3 MHz和300 MHz之间。

在本文件中，术语“海杂波”表示被处理过的部分雷达信号，雷达信号由射入含盐液体（即盐度非零的液体）介质表面的雷达信号反向散射而产生，该含盐液体介质为例如湖泊、河流、海洋或大洋。

在本文件中，术语“HF频带”是指3MHz至30MHz的无线电频谱部分，“VHF频带”是指30MHz至300MHz的无线电频谱部分。

背景技术

沿海海洋雷达是空间分辨率在10m至6000m范围内的测量仪器，通常用于在空间和时间上表征海面参数，如表层流、海况和海表面风。

这些主动系统通常安装在沿海位置，通过使用3 MHz至300 MHz的载波频率运行，并利用海面上的表面波的传播，以系统运行于更高频率（UHF波或更高频率）而达到高出常规水平线的检测范围。这些系统包括一个垂直极化的相干发射机，以及多个垂直极化的静态天线接收机，在某些情况下，该垂直极化的相干发射机是定向的。

通过这些雷达测量海面参数是基于海杂波多普勒域的频谱分析。由这些雷达分析的每个多普勒通道的海杂波来自一组源，根据这些源相对于发送的辐射图的位置，表层流的空间梯度，表面粗糙度（海况），以及存在于该观察海域中的海水的盐度和温度，这组源或多或少地在空间中扩展并且或多或少地具有能量。因此，需要通过获得对于所分析的每个多普勒通道的杂波源的能量的空间分辨制图，来获得感兴趣的海洋现象的空间分辨制图。

这种制图通常分三个步骤完成。

第一个步骤包括处理雷达距离，在其结束后，每个雷达信号接收机都具有一个雷达复信号版本，该版本通过宽度对应于雷达的距离分辨率（根据配置为从10米到6000米）的环形距离取样得到。

第二步骤包括：对于每个环形距离，借助复信号的一个时间序列，获得每个有益的多普勒通道接收的能量谱密度。对于每个雷达的接收天线，都能获得该信息。

第三步包括：获得海杂波的能量谱密度在方向上的分布。

对于某些力图研究水面参数的应用，现有方法的缺点之一就是分辨率。对于基于杂波谱密度的水面状态的研究，数据的高分辨率非常重要。

某些现有技术文献也同样提供了用于杂波的谱估计的方法。例如，由GAO H T 等人所著的《高频面波雷达中使用子阵列的自适应抗干扰技术》，该文章发表于2004年4月9日出版的英国电气工程师学会（IEE）的《工程：雷达声纳导航》上第151卷第2期的第100-104页XP006021676, ISSN: 1350-2395。然而，该文章并未介绍由海洋雷达产生的信号。