專利名稱：用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)抗千擾技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電 離層雜波的方法。
背景技術(shù)：
高頻地波雷達(dá)因其獨(dú)特的超視距和全天候探測(cè)能力，已得到廣泛研究并成功應(yīng)用于 海洋表面動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量中，并可實(shí)時(shí)探測(cè)艦船和飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。然而，在中遠(yuǎn)程高 頻地波雷達(dá)的應(yīng)用中還存在極大的考驗(yàn)。高頻地波雷達(dá)沿水平方向向海面發(fā)射垂直極化 電磁波，但由于實(shí)際中在天線天頂方向不能形成理想的零陷，因此有部分能量將射向天 空并被電離層反射，從而形成電離層雜波。
電離層雜波主要來自高度為100至120km的Es層和210km以上的F層的反射回 波，能量很強(qiáng)，且由于電離層電子濃度和高度的時(shí)變特性，雜波通常在距離域和多普勒 域均有擴(kuò)展，表現(xiàn)出明顯的非平穩(wěn)信號(hào)特征，這些雜波經(jīng)常使雷達(dá)在相應(yīng)距離上性能急 劇下降甚至失效，其不確定性也為雜波消除帶來了極大的困難。由于我國地處低緯度地 區(qū)，電離層分布復(fù)雜，因此電離層雜波尤為突出，目前已成為限制我國高頻地波雷達(dá)發(fā) 展的一個(gè)瓶頸問題，而這一技術(shù)問題對(duì)于采用交叉環(huán)/單極子天線的便攜式雷達(dá)則顯得 尤為突出。
目前現(xiàn)有的高頻雷達(dá)抗千擾方法中，通常采用自適應(yīng)波束形成電離層抑制方法、極 化濾波方法、在時(shí)域和頻域或其聯(lián)合域進(jìn)行濾波的方法，其中自適應(yīng)波束形成電離層抑
制方法需要在水平面上配置二維陣列(高火濤，秦晨清，楊子杰基于天線子陣的高頻
地波雷達(dá)抗干擾方法，CN100380135C)，而極化濾波方法需要架設(shè)占地較大的水平天線 (H Leong: 'Adaptive nulling of sky wave interference using horizontal dipole antennas in a coastal surface HF wave radar system', Radar 97, 14-16 October 1997, Publication No. 49: 26-30)，這兩種方法實(shí)現(xiàn)起來都較為復(fù)雜，而在時(shí)域和頻域或其聯(lián)合域進(jìn)行濾波的方法(熊新農(nóng)，萬顯榮，柯亨玉，肖懷國，基于時(shí)頻分析的高頻地波雷達(dá)電離層雜波抑制， 系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2008年第8期)則不能完全消除雜波對(duì)有用信號(hào)的影響，存在 雜波殘留和一定的信號(hào)損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法，以抑 制電離層雜波，實(shí)現(xiàn)良好的雜波對(duì)消功能，提高便攜式高頻地波雷達(dá)的探測(cè)功能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案
一種用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法，包括如下步驟
① 在主交叉環(huán)天線的垂直方向上放置多組交叉環(huán)天線作為輔助天線，每組輔助交叉 環(huán)天線的兩個(gè)環(huán)天線的法方向分別與主交叉環(huán)天線上的兩個(gè)環(huán)天線的法方向相同，且主 交叉環(huán)天線和輔助交叉環(huán)天線的相位中心處于同一垂線上；
② 將各輔助交叉環(huán)天線的環(huán)天線與和其法方向相同的主交叉環(huán)天線的主環(huán)天線上 的接收信號(hào)相減；
③ 采用三個(gè)獨(dú)立的自適應(yīng)濾波器，分別將i交叉環(huán)天線和單極子天線的接收信號(hào)作 為基本輸入信號(hào)，將各輔助交叉環(huán)天線與主交叉環(huán)天線接收信號(hào)之差作為參考信號(hào)，輸 入各自適應(yīng)濾波器進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消；
④ 從三個(gè)自適應(yīng)濾波器輸出誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)即為抑制了電離層雜波的主交叉 環(huán)和單極子天線回波信號(hào)。
歩驟②執(zhí)行后形成的兩組差信號(hào)為
,2;r
v('，(O = cos & (e義一1)+
"尺' 2;r
v、v" (0 = IX ")sin & (e義—)+《'"(0 '
其中，"('.,,,(/)="(.,)—"(.々)' '"0,,(0和 , , 分別是兩
個(gè)環(huán)上的噪聲，為從非水平方向入射的第A個(gè)電離層雜波，伊為空間來波的俯仰角、 6"為空間來波的方位角，^為第w組環(huán)天線在z方向的坐標(biāo)，可設(shè)主交叉環(huán)z, =0，義是 雷達(dá)工作波長，附=2，...,似。
歩驟③中利用所有差信號(hào)作為參考信號(hào)，采用三個(gè)獨(dú)立的最小均方誤差自適應(yīng)濾波
5器分別對(duì)主交叉環(huán)和單極子天線的接收信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波。
所述三個(gè)自適應(yīng)濾波器分別為自適應(yīng)濾波器C、自適應(yīng)濾波器S和自適應(yīng)濾波器P，
其中步驟④輸出的誤差信號(hào)為
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，自適應(yīng)濾波器C的基本輸入信號(hào)為、W)，參考信號(hào)為^ ,(0和\,,,(/)，其 中m二2,…,M，共2x(M-l)路；在時(shí)刻f對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為 ,(,r2(a…,(,《(/)和『(.,.、.2(0, ',『(..、A,,(0 ，輸出信號(hào)為w(,乂0 '誤差信號(hào)為吖W ; "W (') = S《",")+ Z (、m (,)'
其中，自適應(yīng)濾波器S的基本輸入信號(hào)為&(/)，參考信號(hào)仍為TV，(0和v^,(0， 其中附=2, — ,似，共2x(M-l)路，在時(shí)刻r對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為 K,2《),…,『^(0和K"(0,…,K，W'輸出信號(hào)為","0，誤差信號(hào)為&W;
〃'=2 〃'=2
其中，自適應(yīng)濾波器P的基本輸入信號(hào)為。,(/)，參考信號(hào)仍為v(,",(f)和^,，,(0，其 中m = 2,…,M ，共2 x (M -1)路，在時(shí)刻/對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為
ff,,,^),...,^,";^^^^^,...,^,^，輸出信號(hào)為^0)，誤差信號(hào)為^w;
由自適應(yīng)濾波器C、自適應(yīng)濾波器S和自適應(yīng)濾波器P分別輸出的誤差信號(hào)e。.(0 、 e,(/)和^(r)即為抑制了電離層雜波的主交叉環(huán)和單極子天線回波信號(hào)。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
1) 避免了在水平面上架設(shè)輔助天線的額外占地和設(shè)備維護(hù)問題；
2) 可以獲得理想的電離層雜波參考信號(hào)，避免由于不能完全區(qū)分雜波和有用信號(hào) 而導(dǎo)致的不利影響；
3) 實(shí)現(xiàn)良好的電離層雜波抑制性能，同時(shí)也可抑制其它非水平方向入射的干擾和 雜波；4)大大提高高頻雷達(dá)的工作效率和探測(cè)性能。


圖1是傳統(tǒng)的便攜式高頻地波雷達(dá)的天線示意圖。
圖2是空間入射波坐標(biāo)示意圖。
圖3是含有電離層雜波的雷達(dá)回波距離譜圖。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明的便攜式高頻地波雷達(dá)的天線組示意圖。
圖5是應(yīng)用本發(fā)明的電離層雜波參考信號(hào)的形成示意圖。
圖6是應(yīng)用本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的抑制電離雜波示意圖。
其中，
1—主交叉環(huán)天線，2—輔助交叉環(huán)天線2， 3—輔助交叉環(huán)天線M， 4—環(huán)C， 5— 環(huán)S， 6—支架，7—單極子，8—電離層雜波，9一電離層雜波檢測(cè)門限，10— 噪聲基底電平。
具體實(shí)施例方式
下面以具體實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一歩說明
圖1是傳統(tǒng)的便攜式高頻地波雷達(dá)的天線示意圖，傳統(tǒng)的便攜式高頻地波雷達(dá)采
用交叉環(huán)/單極子天線作為接收天線，其中交叉環(huán)天線1包括環(huán)C 4、環(huán)S 5、支架6，
單極子7，其中環(huán)C 4和環(huán)S 5的法方向?yàn)橄嗷フ坏乃椒较?，環(huán)C4、環(huán)S5和單極
子7共相位中心。傳統(tǒng)單極子/交叉環(huán)天線是利用三個(gè)天線元對(duì)空間不同方位的來波具
有不同的幅度響應(yīng)來進(jìn)行測(cè)向的；定義環(huán)C 4和環(huán)S 5法方向的角平分線指向?yàn)槔走_(dá)法
向，相應(yīng)方位角^為0，且取方位角S以順時(shí)針方向?yàn)檎?，環(huán)C 4、環(huán)S 5的法方向?qū)?yīng)
的方位角分別為工和-工，環(huán)C4、環(huán)S 5和單極子7在水平方向的方向圖函數(shù)分別是 4 4
cos(e +工)、sin(^ +工)和l;若獲得了雷達(dá)回波在三個(gè)通道上的幅度響應(yīng)，則可以計(jì)算 4 4
出來波的方位角；目前一般采用多重信號(hào)分類(MUSIC)算法求取各個(gè)雷達(dá)回波譜點(diǎn)的 到達(dá)角(具體參見D. E. Barrick and B. J. Lipa: 'Radar angle determination with MUSIC direction finding', US Patent 5990834)。
圖2是空間入射波坐標(biāo)示意圖，其中坐標(biāo)軸xyz為立體直角坐標(biāo)軸，x軸和y軸指向水平方向，y軸指向圖1所示環(huán)C 4和環(huán)S 5法方向的角平分線方向即雷達(dá)法方向，z 軸為垂直方向，O為原點(diǎn)。由空間某點(diǎn)P入射的電磁波，其俯仰角(^為直線PO與z軸 的夾角，天頂方向p二0，水平方向《^ = |;方位角^為點(diǎn)P在XOY平面上的投影Q和 原點(diǎn)O的連線QO與y軸的夾角，以順時(shí)針方向?yàn)檎?duì)于俯仰角為p、方位角為S的 空間來波，圖1中所示的交叉環(huán)天線的環(huán)C 4、環(huán)S 5和單極子7的方向圖函數(shù)分別表 示為
ac (6>, p) = cos 6> ， &p) = sin夕，ap (61, p) = ，
其中環(huán)C4和環(huán)S5在垂直面的方向圖為1，單極子7在水平面的方向圖為1， 是單極子在垂直面的方向圖，有6(|) = 1， 0<6(0)<1。
圖3是含有電離層雜波的雷達(dá)回波距離譜圖，該圖顯示了典型的含有電離層雜波 的雷達(dá)回波沿距離的能量分布。雷達(dá)在每個(gè)天線上采集的回波是沿距離和掃頻周期數(shù)分 布的--^個(gè)二維復(fù)數(shù)據(jù)矩陣，每一行對(duì)應(yīng)一個(gè)距離單元，而每一列對(duì)應(yīng)一個(gè)掃頻周期；將 該數(shù)據(jù)矩陣在列方向進(jìn)行疊加，即得到各個(gè)距離單元的回波能量分布，可簡稱距離譜， 依據(jù)距離譜能量是否存在某距離上的異常突起即可判斷是否存在電離層雜波，其中，電 離層雜波8、電離層雜波檢測(cè)門限9、噪聲基底電平10; —般的，雷達(dá)回波距離譜能量 主要分布在雷達(dá)的設(shè)計(jì)探測(cè)距離范圍以內(nèi)，能量隨距離增大而迅速衰減，因此最大探測(cè) 距離以外距離段可視為只包含噪聲，統(tǒng)計(jì)此距離段上的平均能量可計(jì)算噪聲基底電平 10;設(shè)置一定的電離層雜波檢測(cè)門限值9，則判決電平值為噪聲基底電平IO加上電離 層雜波檢測(cè)門限值9 (單位均為dB)，若在100至120km或210km以上某距離段能量 超過該判決電平值即判決存在電離層雜波8。
本發(fā)明提供的用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法所采用的具體步 驟如下
① 在主交叉環(huán)天線的垂直方向上放置多組交叉環(huán)天線作為輔助天線，每組輔助交叉 環(huán)天線的兩個(gè)環(huán)天線的法方向分別與主交叉環(huán)天線上的兩個(gè)環(huán)天線的法方向相同，且主
交叉環(huán)天線和輔助交叉環(huán)天線的相位中心處于同一垂線上；
② 將各輔助交叉環(huán)天線的環(huán)天線與和其法方向相同的主交叉環(huán)天線的主環(huán)天線上的接收信號(hào)相減；
(D采用三個(gè)獨(dú)立的自適應(yīng)濾波器，分別將主交叉環(huán)天線和單極子天線的接收信號(hào)作 為基本輸入信號(hào)，將各輔助交叉環(huán)天線與主交叉環(huán)天線接收信號(hào)之差作為參考信號(hào)，輸 入各自適應(yīng)濾波器進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消
④從三個(gè)自適應(yīng)濾波器輸出誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)即為抑制了電離層雜波的主交叉 環(huán)和單極子天線回波信號(hào)。
在高頻地波雷達(dá)接收的接收信號(hào)中，有用海洋回波信號(hào)由水平面入射，而電離層 雜波由非水平方向入射，因而在垂直方向上平行放置、相位中心在同一垂直線上的垂直 極化環(huán)天線，接收到的有用海洋回波相同，而電離層雜波則由于入射俯仰角不同而產(chǎn)生 不同的相位偏移。因此，利用法方向相同的輔助環(huán)天線與主環(huán)天線接收信號(hào)相減，可以 完全消除有用回波信號(hào)，只保留電離層雜波信號(hào)，它可以用來為主天線上的雜波對(duì)消提 供理想的參考信號(hào)，利用最小均方(LMS)自適應(yīng)濾波器，可以實(shí)現(xiàn)雜波抑制。
下面結(jié)合附圖4和附圖5進(jìn)一歩描述本發(fā)明提供的用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑 制電離層雜波的方法的原理。
圖4是應(yīng)用本發(fā)明的便攜式高頻地波雷達(dá)的天線組示意圖，其中所示交叉環(huán)天線 為主交叉環(huán)天線l，單極子天線7，在主交叉環(huán)天線1的垂直方向上放置了從交叉環(huán)天 線2到交叉環(huán)天線3等多組交叉環(huán)天線，交叉環(huán)天線2、交叉環(huán)天線3分別表述為輔助 交叉環(huán)天線2、輔助交叉環(huán)天線M，即輔助交叉環(huán)天線2、輔助交叉環(huán)天線M之間同樣 垂直方向上放置了多組交叉環(huán)天線，其結(jié)構(gòu)和主交叉環(huán)天線l的結(jié)構(gòu)相同。所有天線的 相位中心均在同一垂直線上。
考慮在垂直方向上放置的多組交叉環(huán)天線，第2至M組為輔助交叉環(huán)天線，第 附(附=1,...,似)組交叉環(huán)的接收信號(hào)可分別寫為
_
單極子天線的接收信-^為 6
。'")=2>, w+Z &)e "+"''")，
/e/ 々"
9其中為從水平方向入射的第/個(gè)有用信號(hào)，方位角和俯仰角分別為《和 A=f， ^W為從非水平方向入射的第&個(gè)電離層雜波，方位角和俯仰角分別為&和 %<|， /和〖分別為有用信號(hào)和雜波序號(hào)集合；^,為第W組環(huán)天線在Z方向的坐標(biāo)，
可設(shè)主交叉環(huán)^ =0; /V,(0和M、,"(0分別是兩個(gè)環(huán)上的噪聲， W是單極子上的噪聲； A是雷達(dá)工作波長。
一般情況下，電離層雜波的能量在接收信號(hào)中是顯著占優(yōu)的。
圖5是應(yīng)用本發(fā)明的電離層雜波參考信號(hào)的形成示意圖，將法向相同的輔助交叉環(huán) 天線(m = 2,...,M)與主交叉環(huán)天線上接收信號(hào)相減，得到兩組差信號(hào)為<formula>formula see original document page 10</formula>
其中《 ,(0 = "(>(0- W，= 在這兩組差信號(hào)中，完全抵消
了從水平方向到達(dá)的有用回波信號(hào)，可為主天線電離層雜波對(duì)消提供理想的參考信號(hào)。
兩組差信號(hào)構(gòu)成的參考信號(hào)的向量形式為
其中上標(biāo)"表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算符。
圖6是應(yīng)用本發(fā)明的自適應(yīng)濾波器的抑制電離雜波示意圖，對(duì)含有電離層雜波的 距離單元，將主交叉環(huán)和單極子天線接收信號(hào)作為基本輸入信號(hào)，將輔助交叉環(huán)天線與 主交叉環(huán)天線的差信號(hào)作為參考信號(hào)，利用最小均方(LMS)自適應(yīng)濾波器進(jìn)行濾波， 濾波器輸出的誤差信號(hào)即為最終消除了電離層雜波的回波信號(hào)；自適應(yīng)濾波器的具體實(shí) 現(xiàn)可采用LMS濾波器或者其歸一化形式(NLMS)濾波器，也可以采用其它形式的自 適應(yīng)濾波器。
利用所有差信號(hào)作為參考信號(hào)，采用三個(gè)獨(dú)立的最小均方誤差(LMS)自適應(yīng)濾波 器分別對(duì)兩個(gè)主交叉環(huán)天線和單極子天線上的接收信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波。設(shè)作用于環(huán)C、環(huán)S和單極子P的自適應(yīng)濾波器分別為自適應(yīng)濾波器c、自適應(yīng)濾波器s和自適應(yīng) 濾波器p。
自適應(yīng)濾波器C的基本輸入信號(hào)為^,(f);參考信號(hào)為v。)(0和v、,",(0，其中 w二2,…,M ，共2x(M —l)路；在時(shí)刻/對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為 ^/2(a…，^'"/(,)和^"(,)，…,^^(/);輸出信號(hào)為w,.,(/);誤差信號(hào)為e,.W，則有
附=2 m = 2
ef.(,)"di(/)， 其中上標(biāo)*表示復(fù)共軛運(yùn)算符。定義加權(quán)系數(shù)的向量形式為-
wr (/) = k,C2 W,…，K,('M (,), …，K， (/)f'，
LMS自適應(yīng)濾波器加權(quán)系數(shù)更新公式為
Wc (, +1) = Wc (f) + 〃rec")V、)， 其中/V為學(xué)習(xí)歩長，H表示求2 —范數(shù)，|V(0| =藝[卜(.,2(,)| +卜、.,2(,)|]。片的取值
應(yīng)滿足
0<片<+'
其中Amax是參考信號(hào)V(O的自相關(guān)矩陣R,.,, ^i大特征值。
若采用歸一化LMS (NLMS)自適應(yīng)濾波器，加權(quán)系數(shù)更新公式則為
其中l(wèi)l表示求2 —范數(shù)，||V0)| =￡[卜(:，2(0| +|v (0|]。 一般可取0<從.<1。
"7=2
類似地，自適應(yīng)濾波器S的基本輸入信號(hào)為《々)；參考信號(hào)仍為V()(f)和、",(f)， 其中W-2,…,71//，共2x(M-l)路；在時(shí)刻？對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為
^V力),…,K，《)和Kv^),…,^^W;輸出信號(hào)為 W;誤差信號(hào)為&(r)，貝U有
e,、(0 = r、i(0-",、'j")'
定義加權(quán)系數(shù)的向量形式為
Ws (,) = [~.2 (,),…,K,。W (/), (0,..., K， Wf ，
LMS自適應(yīng)濾波器加權(quán)系數(shù)更新公式為
11其中/z,為學(xué)習(xí)步長，取值應(yīng)滿足0<^
W、,("l) = +/^(,)V*(,)，
1
若采用歸一化LMS (NLMS)自適應(yīng)^l"器，加權(quán)系數(shù)更新公式則為
//,s《s,(r)V*(0
W、,(/ + l) = W、々)+
||v(o
這里一般可取0<//、. <1。
自適應(yīng)濾波器P的基本輸入信號(hào)為r,々)；參考信號(hào)仍為v,.",(O和v, ,( )，其中 w二2,…,M ，共2x(M-l)路；在時(shí)刻f對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為 ^nW,…,^,mW和^"(a…,P，W;輸出信號(hào)為 (0;誤差信號(hào)為e,A)，則有
"尸(o=w+z,;》,w ，
定義加權(quán)系數(shù)的向量形式為
w,) (0 = h,r2 (,),…,『，(,),(0,…,，
LMS自適應(yīng)濾波器加權(quán)系數(shù)更新公式為
其中~為學(xué)習(xí)歩長，取值應(yīng)滿足o < ~ < + 。
若采用歸一化LMS (NLMS)自適應(yīng)^fei器，加權(quán)系數(shù)更新公式則為
w;> (/ +1) = w尸(f) + ^,",)v,")，
1，)『
這里一般可取0</^<1。
由自適應(yīng)濾波器c、自適應(yīng)濾波器S和自適應(yīng)濾波器P分別輸出的誤差信號(hào)《:(/)、
^(r)和^(f)即為抑制了電離層雜波的主交叉環(huán)和單極子天線回波信號(hào)，對(duì)此信號(hào)再利 用常規(guī)方法進(jìn)行后續(xù)處理，可大大改善雷達(dá)的探測(cè)性能。
1權(quán)利要求
1.一種用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法，其特征在于，包括以下步驟①在主交叉環(huán)天線的垂直方向上放置多組交叉環(huán)天線作為輔助天線，每組輔助交叉環(huán)天線的兩個(gè)環(huán)天線的法方向分別與主交叉環(huán)天線上的兩個(gè)環(huán)天線的法方向相同，且主交叉環(huán)天線和輔助交叉環(huán)天線的相位中心處于同一垂線上；②將各輔助交叉環(huán)天線的環(huán)天線與和其法方向相同的主交叉環(huán)天線的主環(huán)天線上的接收信號(hào)相減；③采用三個(gè)獨(dú)立的自適應(yīng)濾波器，分別將主交叉環(huán)天線和單極子天線的接收信號(hào)作為基本輸入信號(hào)，將各輔助交叉環(huán)天線與主交叉環(huán)天線接收信號(hào)之差作為參考信號(hào)，輸入各自適應(yīng)濾波器進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消；④從三個(gè)自適應(yīng)濾波器輸出誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)即為抑制了電離層雜波的主交叉環(huán)和單極子天線回波信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法，其特征在于歩驟②執(zhí)行后形成的兩組差信號(hào)為—， …(0 =") cos A (e ' ", - D + "(',," W ' 、 , (0 = X>t ( ) sin《(e ] ' -1) +《m (,)'其中'":》W:"C,^)-"。W' :"S，W — "W(0' "c,','W和"^W分別是兩個(gè)環(huán)上的噪聲，gJO為從非水平方向入射的第^個(gè)電離層雜波，^為空間來波的俯仰角、e為空間來波的方位角，^為第w組環(huán)天線在z方向的坐標(biāo)，可設(shè)主交叉環(huán)^=0，義是 雷達(dá)工作波長，m = 2,...,7kr。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法，其特征 在于歩驟③中利用所有差信號(hào)作為參考信號(hào)，采用三個(gè)獨(dú)立的最小均方誤差自適應(yīng)濾波 器分別對(duì)主交叉環(huán)和單極子天線的接收信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)濾波。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3中任一項(xiàng)所述的用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波 的方法，其特征在于所述三個(gè)自適應(yīng)濾波器分別為自適應(yīng)濾波器C、自適應(yīng)濾波器S和自適應(yīng)濾波器P,其中歩驟④輸出的誤差信號(hào)為ec0) = w)-""(o ，其中，自適應(yīng)濾波器c的基本輸入信號(hào)為c.,w，參考信號(hào)為^,,,,(^和^. ,(0，其中w = 2,…,M ，共2 x (A/ -1)路；在時(shí)刻f對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為 ^."^ .^.^(Ofl^^GV.^.^W ，輸出信號(hào)為"。(0 '誤差信號(hào)為&切；其中，自適應(yīng)濾波器s的基本輸入信號(hào)為、w)，參考信號(hào)仍為1^ (,)和、 ,(0，其中附=2,...,似，共2x(M-l)路，在時(shí)刻"寸應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為 ^nW,…,^^W和^,2(0,…,^wW，輸出信號(hào)為i'w(O，誤差信號(hào)為^(f);其中，自適應(yīng)濾波器P的基本輸入信號(hào)為rv(O，參考信號(hào)仍為v^(f)和v^(f)，其 中w^2,…,M，共2x(M-l)路，在時(shí)刻/對(duì)應(yīng)于各路參考信號(hào)的加權(quán)系數(shù)分別為 K,pW,…,^V^(,)和^^(0,，輸出信號(hào)為^(0 ，誤差信號(hào)為ep(O ;由自適應(yīng)濾波器C、自適應(yīng)濾波器S和自適應(yīng)濾波器P分別輸出的誤差信號(hào)^.(/)、 e、.(Z)和。,(0即為抑制了電離層雜波的主交叉環(huán)和單極子天線回波信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及雷達(dá)抗干擾技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于便攜式高頻地波雷達(dá)中抑制電離層雜波的方法。本發(fā)明在便攜式高頻地波雷達(dá)原有交叉環(huán)天線的垂直方向上安裝多組輔助交叉環(huán)，將輔助交叉環(huán)天線上的接收信號(hào)與主交叉環(huán)和單極子天線上的接收信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消；將主交叉環(huán)和單極子天線接收信號(hào)作為基本輸入信號(hào)，將各輔助交叉環(huán)天線與主交叉環(huán)天線接收信號(hào)之差作為參考信號(hào)，輸入三個(gè)獨(dú)立的自適應(yīng)濾波器；從自適應(yīng)濾波器輸出誤差信號(hào)，該誤差信號(hào)即為抑制了電離層雜波的主交叉環(huán)和單極子回波信號(hào)。本發(fā)明具備可以獲得理想的電離層雜波參考信號(hào)、大大提高高頻雷達(dá)的工作效率和探測(cè)性能的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S7/36GK101581782SQ20091006269
公開日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2009年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者吳世才, 浩 周, 文必洋, 石振華 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)