一种风廓线雷达干扰抑制方法

摘要

本发明公开了一种风廓线雷达干扰抑制方法，包括以下步骤：步骤一：选定最优的分数阶次α_opt；步骤二：对经相干积累后的时域数据在最优分数阶α_opt下进行分数阶傅立叶变换，得到相应的分数阶域信号形式；步骤三：以接收信号在分数阶域内的各阶矩的统计特性为依据来确定杂波干扰检测阈值；步骤四：对抑制后的数据进行逆分数阶傅立叶变换，获得去除杂波后的时域风廓线雷达数据，完成杂波抑制处理；风廓线雷达接收信号经过此方法处理后，能够降低无线电信号对风廓线雷达的影响，且能够显著的改善信噪比，实用性强。

主权项

一种风廓线雷达干扰抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：选定最优的分数阶次α_opt；步骤二：对经相干积累后的时域数据在最优分数阶α_opt下进行分数阶傅立叶变换，得到相应的分数阶域信号形式；步骤三：以接收信号在分数阶域内的各阶矩的统计特性为依据来确定杂波干扰检测阈值，根据阈值设定在分数阶域内进行杂波抑制处理，将超过阈值的分数域数据识别为杂波并进行抑制；步骤四：对抑制后的数据进行逆分数阶傅立叶变换，获得去除杂波后的时域风廓线雷达数据，完成杂波抑制处理；步骤五：在风廓线雷达发射端，同步产生脉间、脉内两种伪随机码序列，其中脉间伪随机序列采用M序列，序列长度根据实际工作参数选择，假设其码长为L，脉内编码序列采用巴克码，假设其码长为P，设脉间伪随机编码的码本为R：R＝[R₁ R₂ … R_i … R_L]^T            (8)式中R_i为M序列伪随机码码元，i＝1，2...L，T表示矩阵转置；脉内编码码本为巴克码，其位数为P，BK＝[bk(1) bk(2) … bk(i) … bk(P)]^T           (9)式中码元为bk(i)，i＝1，2...P，T表示矩阵转置；步骤六：在风廓线雷达发射端，上述公式(8)和公式(9)码本序列经脉间脉内联合编码序列为：$\mathrm{RB}=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{RB}}_1\\ {\mathrm{RB}}_2\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{RB}}_i\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{RB}}_L\end{array}\right]---\left(10\right)$式中RB_i为编码后第i个脉冲内的码本信号，i＝1，2...L，${\mathrm{RB}}_i=(\mathrm{BK}+R_i)\mathrm{mod}\left(2\right)=\left[\begin{array}{c}\mathrm{bk}\left(1\right)\mathrm{xor}{R}_i\\ \mathrm{bk}\left(2\right)\mathrm{xor}{R}_i\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{bk}\left(P\right)\mathrm{xor}{R}_i\end{array}\right]---\left(11\right)$式中mod()为求余运算，xor为异或运算符；步骤七：将公式(10)产生的码本序列传送至风廓线雷达发射信号调制器并发射，同时将公式(8)和公式(9)产生的码本序列保存在接收信号处理机中；步骤八：在风廓线雷达接收端对步骤七中的发射信号进行接收，设时域积累为J次，FFT点数为N，距离门数为G，则信号处理机需处理的信号样本空间I为：$I={\left[\begin{array}{cccc}{A}_{11}& A_{12}& ...& A_{1J}\\ A_{21}& A_{22}& ...& A_{2J}\\ .& .& & .\\ .& .& A_{\mathrm{ij}}& .\\ .& .& & .\\ A_{N1}& A_{N2}& ...& A_{\mathrm{NJ}}\end{array}\right]}_{N\times J}---\left(12\right)$式中A_ij分别代表第i×j次采样信号a_ij(1)，a_ij(2)，...a_ij(G+P‑1)构成的样本空间，其中i＝1，2...N，j＝1，2...J分别与信号处理中的FFT点数和相干积累次数有关，L＝N×J；A_ij＝[a_ij(1)a_ij(2)…a_ij(G)a_ij(G+1)…a_ij(G+P‑1)]^T   (13)步骤九：在接收端信号处理机内，将接收到的信号通过采样样本公式(12)转化为信号空间，再将该信号空间内的信号进行脉间、脉内两次解码处理，即可获得抑制非相参无线电干扰方法处理后的结果；第一次解码为公式(12)信号与公式(8)产生的脉间伪随机码本序列进行解码处理得：$\mathrm{RI}=\left[\begin{array}{c}\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{A}_{1j}{R}_j\\ \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{A}_{2j}{R}_{J+j}\\ .\\ .\\ .\\ \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{A}_{\mathrm{Nj}}{R}_{(N-1)J+j}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cccc}\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{1j}\left(1\right)R_j& \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{1j}\left(2\right)R_j& ...& \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{1j}(G+P-1)R_j\\ \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{2j}\left(1\right)R_{J+j}& \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{2j}\left(2\right)R_{J+j}& ...& \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{2j}(G+P-1)R_{J+j}\\ .& .& & .\\ .& .& ...& .\\ .& .& & .\\ \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{Nj}}\left(1\right)R_{(N-1)J+j}& \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{Nj}}\left(2\right)R_{(N-1)J+j}& ...& \underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{Nj}}(G+P-1)R_{(N-1)J+j}\end{array}\right]}_{N\times G}---\left(14\right)$第二次解码为公式(14)的计算结果与公式(9)产生的脉内码本序列进行解码处理得：$\mathrm{BRI}={\left[\begin{array}{cccc}\underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{1j}\left(p\right)R_j]& \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{1j}(p+1)R_j]& ...& \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{1j}(G+p-1)R_j]\\ \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{2j}\left(p\right)R_{J+j}]& \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{2j}(p+1)R_{J+j}]& ...& \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{2j}(G+p-1)R_{J+j}]\\ .& .& & .\\ .& .& ...& .\\ .& .& & .\\ \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{Nj}}\left(p\right)R_{(N-1)J+j}]& \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{Nj}}(p+1)R_{(N-1)J+j}]& ...& \underset{p=1}{\overset{P}{\Sigma }}[\mathrm{bk}\left(p\right)·\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{Nj}}(G+p-1)R_{(N-1)J+j}]\end{array}\right]}_{N\times G}---\left(15\right)$完成无线电干扰抑制处理。