1.基于低秩组稀疏表示的天波超视距雷达杂波抑制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、根据回波信号的特性分析,利用低秩性、列稀疏性和组稀疏性区分回波信号各分量,以核范数、l 2,1 范数、组稀疏正则化项和Frobenius范数对所述回波信号各分量进行正则化约束,通过离散傅里叶矩阵进行等式约束,以构造目标函数;S2、通过增广拉格朗日函数消除所述目标函数的等式约束;S3、对所述目标函数的正则化参数进行初始化设置,设置算法的迭代收敛条件;S4、针对无约束凸优化问题,利用交替更新所有待求解变量,直至迭代收敛,得到剔除杂波分量后的结果,以实现杂波抑制。
2.根据权利要求1所述的基于低秩组稀疏表示的天波超视距雷达杂波抑制方法,其特征在于,所述步骤S1具体包括:S10、信号建模,将某一波束通道的二维数据表示为 M为积累脉冲数,N为距离单元数,第n个距离单元的慢时域信号表示为 将其分解为目标分量、杂波分量和噪声分量,得到:y n (m)=s n (m)+c n (m)+w n (m),m=1,2,…,M,式中,s n (m)、c n (m)和w n (m)分别表示目标分量、杂波分量和噪声分量,噪声分量服从方差为σ 2 的零均值复高斯分布,即w n (m)~CN(0,σ 2 );目标分量s n (m)+表示为:式中,a s,k 表示第k个目标的幅度,f d,k 表示第k个目标的多普勒频率,f d,k =2v k /ξ,v k 为目标径向速度,ξ为雷达工作波长,T r 为脉冲重复周期, 为由电离层引起的目标相位扰动项;杂波分量c n (m)表示为:式中,c sea (m)和c ground (m)分别为海杂波和地杂波的慢时域分量,a c1 、a c2 和a g 分别为海杂波正、负Bragg峰的幅度和地杂波的幅度, 和 分别为电离层引起的海杂波正、负Bragg峰和地杂波的相位扰动项,f b 为Bragg频率;距离慢时间矩阵Y和RD矩阵 分别表示为:式中,S、C和W分别表示目标、杂波和噪声的距离慢时域分量,S′、C′和W′分别表示目标、杂波和噪声的RD域分量;S11、目标函数构造,RD矩阵X通过对距离慢时间矩阵Y的所有列进行FFT得到,将其表示为离散傅里叶矩阵的形式:X=AY=A(S+C+W)=S′+C′+W′,式中, 为归一化离散傅里叶矩阵,其第(i,j)个元素为:利用慢时域杂波分量C的低秩性,频域杂波分量C′的列稀疏性,以及频域目标分量S′的块稀疏性分离各分量,联合等式约束得到:s.t.X=S′+C′+W′,C′=AC,式中,μ 1 和μ 2 为正则化参数,||C|| * 为矩阵C的核范数,||C′|| 2,1 为矩阵C′的l 2,1 范数,分别表示:式中,σ Ci 为矩阵C的第i个奇异值,核范数为矩阵的奇异值之和,[C′] :,i 为矩阵C′的第i列,l 2,1 范数为矩阵每一列的l 2 范数之和,φ group (·)为块稀疏约束,定义为:式中,G D 和G R 分别为多普勒维和距离维的总组数,满足G D G R =G,I i,j 为指标集,满足 |I i,j |=s D s R ;考虑噪声分量的影响,将目标函数改写为:s.t.X=S′+C′+W′,C′=AC,式中,μ 3 为正则化参数。
3.根据权利要求2所述的基于低秩组稀疏表示的天波超视距雷达杂波抑制方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:S21、引进一个新变量 进行解耦,将目标函数等效于s.t.X=S′+C′+W′,C′=AZ,C=Z.S22、将等效后的目标函数构造为增广拉格朗日函数,得到:式中, 为引入的中间变量,λ>0为二次罚项参数;S23、各分量C,C’,S’,W’,Z的最优化求解表示为:
4.根据权利要求3所述的基于低秩组稀疏表示的天波超视距雷达杂波抑制方法,其特征在于,所述步骤S3中:设置 μ 3 =MN/300,τ=1.1,λ=10 -6 ,λ max =10 6 ,ε=10 -8 ,在对海长CIT模式下,多普勒步长设置为s D =4,在对海短CIT和对空模式下,s D =2,在所有模式下,距离步长设置为s R =4,当满足max{||X-S′ (k) -C′ (k) -S′ (k) || ∞ ,||C′ (k) -AZ (k) || ∞ ,||C (k) -Z (k) || ∞ }<ε时,迭代收敛,其中||J|| ∞ =max{|J (i,j) |}。
5.根据权利要求4所述的基于低秩组稀疏表示的天波超视距雷达杂波抑制方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:S41、更新变量C:式中, 为E的约化奇异值分解,σ(E)为E的奇异值向量,Diag(·)为向量组成的对角矩阵, 为矩阵的l 1 范数邻近算子,表示为:S42、更新变量C′:式中, 为矩阵的l 2,1 范数邻近算子,第i行定义为:S43、更新变量S′,分解为更新G个子问题式中, 为矩阵的l 2 范数邻近算子,定义为:S44、更新变量Z:S45、更新变量W′:S46、更新中间变量U 1 ,U 2 和U 3 :式中,τ为迭代步长,满足 交替更新上述变量,直至迭代收敛,得到剔除杂波后的RD域目标分量S′和噪声分量W′,实现杂波抑制。