[发明专利]一种基于奇异值分解的空域海杂波抑制方法

说明书

本发明提供一种基于奇异值分解的空域海杂波抑制方法，包括步骤1.对雷达接收机的每个天线单元接收的数据进行两次快速傅里叶变换得到RD谱，并选择感兴趣谱点作为待处理单元；步骤2.选择待处理单元前后相邻的谱点作为参考距离单元，对参考距离单元的数据进行短时傅里叶变换，并计算参考距离单元阵列向量x_f的协方差矩阵c；步骤3.对参考距离单元的协方差矩阵c进行奇异值分解，并根据奇异值的大小，将空间化分为杂波子空间U₁和目标与噪声子空间U₂；步骤4.将待处理单元阵列向量x向U₁空间进行投影，并从阵列向量x中减去其在U₁空间的投影分量x'，从而达到抑制海杂波的目的。本发明不需要预知干扰源的方位，能够准确估计海杂波子空间和噪声子空间，提高了输出信噪比。

技术领域

本发明属于高频地波雷达信号处理领域，尤其涉及一种基于奇异值分解的空域海杂波抑制方法。

背景技术

短波波段垂直极化的电磁波沿海洋表面传播时具有衰减小，而且能够绕射传播的特点。高频地波雷达利用其特性，克服了地球曲率的影响，能够实现对海洋表面和低空目标的超视距、全天候探测，具有探测范围广、成本低、实时性好等的特点，成为探测海面和低空目标的重要手段。

高频地波雷达进行目标探测时，回波当中除了目标回波信号外，还存在大量的干扰信号，其中由海浪散射产生的回波信号称为海杂波。回波中一阶海杂波的强度往往比目标信号强得多，而且舰船等低速目标的多普勒频率与海杂波的Bragg峰相近，从而被淹没在海杂波中，很难被检测。因此对海杂波进行抑制，是高频地波雷达实现对一阶海杂波谱中的目标检测的关键。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于奇异值分解(singular-value decomposition,SVD)的空域海杂波抑制方法(以下简称空域SVD算法)，充分利用天线阵列的信息，在海杂波方位未知的情况下，通过SVD分解来估计空域的海杂波子空间和噪声子空间，然后利用子空间之间的正交性，通过投影实现在空间域对海杂波的抑制。空域海杂波抑制算法是在空域对海杂波进行抑制的，而且一般来说RD(Range-Doppler)谱中单个谱点信号源的数目是有限的，在对阵列信号的协方差矩阵进行奇异值分解时，得到的奇异值数目较少，比较容易准确划分海杂波子空间与噪声子空间，海杂波的抑制效果更好。

本发明采用如下技术方案：

一种基于奇异值分解的空域海杂波抑制方法，包括以下步骤：

步骤1.对雷达接收机的每个天线单元接收的数据进行两次快速傅里叶变换得到RD谱，并选择感兴趣谱点作为待处理单元；

步骤2.选择待处理单元前后相邻的RD谱点作为参考距离单元，对参考距离单元的数据进行短时傅里叶变换，并计算参考距离单元阵列向量x_f的协方差矩阵c；

步骤3.对参考距离单元的阵列向量x_f的协方差矩阵c进行奇异值分解，并根据奇异值的大小，将空间化分为杂波子空间U₁和目标与噪声子空间U₂；

步骤4.将待处理单元阵列向量x向海杂波子空间U₁进行投影，并从阵列向量x中减去其在海杂波子空间U₁的投影分量x'，从而达到抑制海杂波的目的。

进一步的，对于RD谱中的一个谱点，其对应的时域信号为单频信号，而该信号可能来自多个信源，阵列接收该信号的输出数据矢量可记为x，对其取协方差，可得

C＝xx^H＝Ass^HA^H+σ²I_N