高频雷达抑制冲击干扰的研究与实验

图2　小波分析检测冲击干扰算法框图

四、高频雷达抑制冲击干扰的原理
　　高频雷达回波的主要成分是海杂波，海杂波的一阶Bragg频率成分最强，因此高频雷达多普勒信号的主体近似于正弦信号，冲击干扰是叠加在这个信号上的奇异部分.为了抑制冲击干扰需要对雷达多普勒信号的奇异部分加以处理，处理的具体方法是把奇异部分从信号中剔除，然后用合理的数值填充剔除奇异信号后留下的空缺.利用前文给出的方法确定奇异信号的位置以后，可以方便地将干扰剔除，然而怎样用数据填补信号的空缺是需要研究的问题.冲击干扰位置的真实回波信号已被破坏，这部分数据必须人为产生，产生的数据越接近回波信号的真实值，雷达得到的信噪比改善越大.高频雷达多普勒信号的主体基本上是平稳的正弦信号，因此通过建立多普勒信号的线性预测模型［4］能对需要填补的部分进行预测，由这种方法得到的填充数据在理论上有充分的根据，在实践中获得了良好的效果.具体的建模和预测方法我们已在另一篇文章中讨论［5］.

五、高频雷达抗冲击干扰实验
　　雷电对许多电子设备会造成强烈的冲击干扰［6、7］，高频雷达一直没有有效的手段抑制雷电干扰.本文解决了高频雷达抑制冲击干扰的问题，为雷达抗雷电提供有效的手段.1997年9月按本文方法进行了高频雷达抑制雷电干扰的现场实验.下面列举实验的部分结果及分析.实验是在雷达附近地区上空有雷暴活动的条件下完成的，我们利用HP3585频谱分析仪监视了雷达工作频段的雷电信号.实验中将本文提出的算法插入到雷达距离处理与速度处理两个环节之间，处理了受雷电干扰的多普勒信号.下面是实验的结果和数据.
　　图3给出实验记录的高频雷达多普勒信号.其中虚线是某距离单元多普勒信号实部的一部分.易见170点至174点，285点至287点有明显的奇异信号(雷电干扰信号)，其余类似正弦波信号的主要成分是海杂波.

图3　高频雷达多普勒信号实部

实验中按图2的方法提取了多普勒信号的小波系数模值，图4(a)、(b)分别给出了尺度1、2的小波系数模值.实验中使用的滤波器h(n)={0.542，0.307，-0.035，-0.078，0.023，0.030，-0.012，-0.013，0.006，0.006，-0.003，-0.002}.g(n)={0.542，-0.307，-0.035，0.078，0.023，-0.030，-0.012，0.013，0.006，-0.006，-0.003，0.002}

图4　不同尺度的多普勒信号小波系数模值

小波系数模值通过门限检测确定了雷电信号位置，既而将受雷电干扰的部分剔除，再由多普勒信号的线性预测模型产生预测信号对多普勒信号进行恢复，恢复后的信号实部在图3中用实线表示，可见信号的奇异部分已经被平滑的预测信号替代.目标信号强度低于海杂波20～30dB，在图3中很难分辨，需进行多普勒谱分析方可以检测.图5是高频雷达多普勒信号的谱分析.图5中虚线是干扰未被抑制时的多普勒谱分析结果，实线是干扰被抑制后的多普勒谱分析结果.图5表明雷电干扰被抑制后这个距离门的噪声基底平均降低了9.6dB，原来被噪声基底淹没的目标信号(在横坐标63点处)又可以检测.

图5冲击干扰被抑