高頻

地波超視距雷達具有探測距離長、范圍廣、全天候全時工作等特點，其工作高頻（High，HF）頻段具有導電海面衍射傳播衰減小的特點，采用垂直極化天線振幅無線電波，可探測船舶、飛機、 海平面視線以下的冰山和潛艇，射程可達300公里以上。同時，高頻地波雷達借助高頻電磁波在海洋表面的一階散射和二階散射機制，可以從雷達雜波中提取風場、波場、流場等海況信息，從而實現對海洋環境的大范圍、高精度、全天候實時探測。

圖1：高頻雷達陣列

在高頻地波雷達中，接收的目標信號主要受無線電干擾、電離層噪聲、海洋噪聲等的影響。其中，無線電干擾來自各種長波通信站，地波雷達的工作頻段處于長波通信最擁擠的頻段，空間中的長波無線電信號進入雷達接收機，作為目標雜波處理，污染雷達的巡檢背景;海噪聲是雷達發射信號在水面上的反向散射產生的噪聲，由于波浪的運動是多向的，所以多普勒光譜中有兩個對稱的布拉格峰，它們的存在會吞沒實際目標，造成雷達漏報警;高空的二氧化碳分子受太陽輻射的影響電離，游離正離子和自由電子形成稱為電離層的特殊等離子體結構，雷達發射的信號通過電離層調制和反射被接收器接收高頻地波雷達，產生電離層噪聲。這種干擾和噪聲，尤其是電離層噪聲最為廣泛，它具有全天候存在的特點，始終阻礙著地波超視距雷達的探測能力，同時，我國奇特復雜的電離層結構分布和數學特性，也推動了高頻地波超視距雷達對電離層雜散干擾的影響尤為嚴重， 如何抑制電離層雜散干擾是目前國外研究機構關注的熱點內容。

由于電離層是一種時變、非平穩、分散和消耗的層狀介質，它可以對高頻雷達發射的電磁波形成復雜的相位調制，導致接收到的雜波信號在距離和多普勒域內產生湍流，但可以通過多個傳播路徑反射到雷達接收器中，這使得電離層噪聲成為最難解決的雷達回波（圖2）。電離層噪聲的復雜性進一步凸顯了其在多個域中的時變性、非平穩性、非均勻性和一些非高斯特性，電離層噪聲在同一積累周期內，隨著距離的變化高頻地波雷達，其頻域特性差異很大，在實際處理中很難采用一種方法處理所有電離層雜散，一些殘余電離層雜散仍然影響目標檢查， 這就推動電離層噪聲抑制算法存在通用性差的問題。

圖2 電離層雜項

針對這一問題，武漢理工大學銀生院士團隊提出了一種電離層噪聲智能處理的噪聲抑制方法，并借助實測數據進行了驗證，實驗分析表明，該方法對電離層噪聲的抑制性能優于典型的傳統算法。

本工作發表在《雷達學報》2020年第4期《雷達智能探測新技術》上，“基于降維降維和貪婪策略的電離層噪聲智能處理方法”（于銀生，周建宇，徐榮慶）。本文首先分析了電離層噪聲的動機和特點，然后總結了現有的高頻地波超視距雷達噪聲抑制算法，強調如果電離層噪聲得到有效、全面的抑制，就需要對電離層噪聲

樣本進行分類和識別，并對不同類型的噪聲進行針對性處理，然后基于半監督的電離層噪聲抑制方法。給出了降維方法（圖3），最后提出了電離層噪聲智能分類處理框架（圖4、圖5） 以貪婪模式為例，給出了電離層噪聲類型與算法的匹配方案，并通過對實測數據進行了驗證電離層噪聲抑制方法的有效性。

圖3：實測數據的分類結果

圖4：電離層噪聲智能分類處理框架

圖5：不同處理后目標處的多普勒輪廓