[发明专利]基于改进PGA的电离层相位污染校正算法

说明书

本发明公开了一种基于改进PGA的电离层相位污染校正算法，首先对某一距离‑方位分辨单元的回波数据进行FFT计算，获得其频谱，利用自适应滑窗带通滤波器将展宽的强Bragg峰滤出，进而对滤波器输出的频域数据进行IFFT，然后利用此数据校正回波数据，与此同时根据此数据的均值设置门限，记录此数据中幅值低于此门限值的位置，将回波数据中对应该位置的数据剔除，最后利用CS算法重构回波数据，求得其频谱，此时电离层相位污染已校正，海/地杂波谱峰锐化，噪声基底降低。仿真结果表明，与PGA算法相比，雷达回波信号经改进PGA算法电离层校正后，雷达噪声基底降低约10dB，与未加入相位污染的雷达回波信号噪声基底一致。

技术领域

本发明属于雷达技术中目标检测算法，具体涉及一种基于改进PGA的电离层相位污染校正算法。

背景技术

天波超视距雷达(OTHR)工作在高频波段，是利用电离层对高频段信号的反射作用而实现对视距以外目标探测的雷达系统，已被应用于军事领域。然而电离层是时变的不稳定传输介质，会给OTHR的回波信号带来一定的相位扰动，致使海/地杂波的多普勒谱峰展宽，掩盖其附近的弱小目标。因此，对于提高OTHR目标检测能力而言，电离层相位污染校正十分重要。

相位梯度算法(PGA)利用带通滤波器将展宽的正/负Bragg峰滤出，对其进行IFFT而获得Bragg峰的时域数据，然后假设相邻数据点之间的相位差为Δφ，时间间隔为Δt，则可计算其瞬时频率为f(t)＝Δφ/2πΔt，最后利用此瞬时频率变化便可对电离层相位进行校正。此方法虽然非常简单和直观，且可以计算出短时间内Bragg峰瞬时频率的变化，但实际应用时发现，对于滤除的Bragg峰时域数据而言，如果在某一数据点的幅值较低，那么在该点上计算出的瞬时频率相对于周围的点会出现一个突变，增大计算误差，进而降低了PGA的解相位污染性能。

基于以上分析，PGA算法在Bragg峰杂噪比(CNR)较低的情况下，计算出的瞬时污染相位与真实值之间具有较大偏差，我们需要寻求一种更有效的途径，即寻找Bragg峰CNR较低的位置，并采用更为有效的方法对此位置数据进行解相位污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于改进PGA的电离层相位污染校正算法，克服了PGA算法在Bragg峰CNR较低的情况下，计算出的瞬时污染相位与真实值之间具有较大偏差的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于改进PGA的电离层相位污染校正算法，方法步骤如下：

步骤1：利用滑窗带通滤波器提取回波信号中能量强的海杂波Bragg峰，得到Bragg峰的时域数据s(n)，根据雷达发射频率计算所述Bragg峰频率f_b，从而将s(n)搬移至零频，计算出相位误差ε_n。

步骤2：根据公式(5)校正回波数据相位，并计算自适应幅值门限T：

x′＝Ψx (5)

其中，在一个CIT内，某一距离-方位分辨单元的回波数据，受到电离层相位污染后用N×1维的矢量x表示；N×1维矢量x′表示相位校正后的回波数据；N×N维矩阵Ψ表示电离层相位校正矩阵，且校正相位均在矩阵的对角线位置；

自适应幅值门限T＝mean_amη，mean_am表示s(n)幅度的均值，η表示满足某一特定误差值而设定的尺度因子，通常设置为0.6。

步骤3：根据公式(6)和自适应幅值门限T，得到剔除后的数据y。

步骤4：根据公式(7)和公式(8)对剔除后的数据y进行重构，获得重构数据频谱的计算值θ′_y。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)更加准确地提取海杂波正/负Bragg峰。