天波雷达回波中除了有强大的一阶海杂波外,还分布着大量的二阶和高阶海杂波。一阶海杂波具有明显的特点,即在正负多普勒域以两个尖锐的谱峰形式出现,且关于0 Hz对称分布。正负一阶海杂波峰的多普勒频率与雷达发射频率相关,其变化规律随着雷达高频电磁波频率的平方根变化,同时海面的风向和风速也会影响正负一阶海杂波的幅值。二阶和高阶海杂波总是围绕在一阶海杂波周围,占据了较大的频谱宽度,呈现出连续谱的特点。针对舰船躲进一阶海杂波从而避免被雷达探测到的情况,天波雷达可以采用改变发射频率的方式进行应对;而当舰船躲进二阶和高阶海杂波时,则无法通过改变雷达工作参数进行应对,另外,二阶和高阶海杂波在多普勒域覆盖的范围很广,给舰船检测带来很大困难。
为减小海杂波对舰船目标的遮蔽,目前主要采用的方法是在接收端采用信号处理技术提高回波谱的分辨率或者是将海杂波抑制掉。因为经过傅里叶变换后的多普勒谱的分辨率基本上和相干积累时间的倒数相等,所以提高回波谱分辨率最直接的方法是增加相干累积时间。但是单纯地增加相干积累时间会带来两个问题:一是天波雷达必须以更长的驻留时间对探测区域进行监视,这就削弱了对多目标的同时探测能力以及对其他区域的重访频率,直接减小了雷达的有效监视范围;二是在长相干累积时间条件下,电离层非稳态变化的概率大大增加,回波谱受电离层影响而导致频谱质量下降。所以,为了提高回波谱的分辨率,常常采用的方法是高分辨率谱估计技术,例如最大熵谱估计法、Burg谱估计法和MUSIC谱估计法等[8],这些方法采用预测技术对已有的短数据序列进行扩展延长,增加参与频谱分析的数据率,从而提高了频率分辨能力,增强了雷达对舰船目标的检测能力。第二种减小海杂波遮蔽的方法是直接对海杂波进行抑制,基于正、负一阶海杂波峰包络的相关性,将正、负一阶海杂波峰进行对减,可以较好地消除主要杂波,使得位于一阶海杂波峰区域内的舰船目标显现出来;而抑制二阶和高阶海杂波主要采用的手段是特征值分解法和奇异值分解法,利用大的奇异值对应能量较强海杂波的这个特点,将若干个大的奇异值置零,在抑制一阶海杂波的同时能够有效地抑制二阶和高阶海杂波。(www.xing528.com)
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