高频地波雷达以低费用实现距国家海岸线200海里以内专属经济区全天候、全时段超视距探测,对沿海防御体系起着举足轻重的作用。然而,电离层反射回波被雷达接收后形成的电离层杂波能量较高且形态复杂,给目标检测造成困难,电离层杂波抑制是高频地波雷达的关键技术。以自适应空域处理等为代表的杂波抑制算法对电离层杂波具有一定的抑制作用,但在实际工程应用中仍面临非均匀旁瓣杂波、主瓣杂波以及片状杂波等非理想杂波背景,造成杂波抑制性能下降。为了解决以上三个关键问题,本文利用盲源分离技术对非理想因素下的电离层杂波抑制问题进行研究,全文主要工作如下:1.基于实测数据对不同种类电离层杂波特性进行了研究,重点开展了时域独立特性和距离域相关特性的分析,为本文基于盲源分离的杂波抑制算法设计奠定基础。阐述了电离层的结构以及高频电波在电离层介质内的传播机制,通过实测电离层杂波数据对不同电离层杂波类型表现出的特性进行验证。特别地,对电子密度不规则体回波的独立性进行了分析,并对不规则体回波在距离域的相关性进行了研究。电离层杂波特性的研究为电离层杂波抑制方法设计提供了基础。2.针对传统自适应空域处理算法在进行旁瓣电离层杂波抑制时面临的非均匀杂波样本导致杂波协方差矩阵估计误差问题,开展了基于盲源分离算法的电离层杂波协方差矩阵重构算法研究。理论分析了非均匀杂波样本对杂波协方差矩阵估计的影响。研究了基于盲源分离的协方差矩阵重构算法:首先对杂波样本进行盲源分离,接着对分离成分中的电离层杂波源进行辨识,然后利用电离层杂波源频谱对检测多普勒单元杂波功率进行估计,最后通过估计的杂波功率以及电离层杂波波前信息重构杂波协方差矩阵。基于盲源分离的协方差矩阵估计算法突破了传统SMI算法将电离层杂波看作一个整体进行估计的观点,通过剖析电离层杂波的内部结构获得非均匀杂波产生的根源,为非均匀样本估计问题提供了新方案。3.针对传统自适应空域处理算法接收波束方向接近主瓣电离层杂波时性能显著恶化问题,开展了不依赖期望导向矢量信息的直接盲源分离算法研究。同时在自适应空域处理框架下,研究了杂波样本盲源分离后成分的主瓣杂波辨识方法,以避免接收波束方向接近主瓣杂波时造成的自适应空域处理性能下降问题。直接对包含目标和杂波的接收数据进行盲源分离可以将目标和电离层杂波分开,对分离的成分进行目标辨识,得到目标成分的同时可以实现电离层杂波抑制。直接盲源分离算法不使用期望目标导向矢量,避免了由此带来的误差,但分离性能受到目标与电离层杂波独立性的影响,对该非理想独立性的影响进行了理论分析。此外,在基于盲源分离的自适应空域处理算法基础上,提出了基于盲源分离的线性约束自适应空域处理算法。基本思想是在对杂波样本进行分离后,逐一辨识每个杂波源是否为主瓣杂波,将主瓣杂波波前作为自适应空域处理的线性约束,将旁瓣杂波源用于协方差矩阵估计。该算法仍然受到接收波束方向与目标方向失配的影响,但是避免了接收波束方向接近主瓣杂波方向造成的性能急剧下降现象,也不受目标与电离层杂波非理想独立性的影响。该算法与直接盲源分离算法可通过级联处理对主瓣电离层杂波进行抑制。同基于特征分解阻塞矩阵预处理的主瓣杂波抑制方法相比,基于盲源分离的方法可以更加准确地定位主瓣杂波源波前信息,为主瓣杂波抑制问题提供了新思路。4.针对片状电离层杂波背景下杂波源个数多于天线数导致盲源分离和自适应处理算法自由度不足的问题,开展了将一维空域处理算法向二维距离-波束联合域算法的扩展研究,以提高系统能够处理的杂波源个数。基于电离层不规则体在距离域的相关特性,将一维直接盲源分离算法向距离-波束域二维直接盲源分离算法扩展,研究了降维处理算法并分析了最大可分离杂波源数量。将基于盲源分离的线性约束自适应空域处理算法扩展为基于盲源分离的线性约束快时域STAP算法,研究了两种扩展算法的级联处理流程。距离-波束域处理可提升算法处理多杂波源的能力,对较难处理的片状电离层杂波抑制问题提供了可参考的解决思路。5.针对单一算法难以应对复杂背景下电离层杂波抑制需求的工程应用问题,将本文研究的基于盲源分离的算法纳入传统电离层杂波抑制算法中,在不同特性的电离层杂波区域采用相应的杂波抑制算法,以实现电离层杂波特性与算法的最优匹配。将传统电离层杂波抑制算法与本文提出的算法按照处理域分为一维空域处理和二维距离-波束联合域处理,分别适合处理条状和片状电离层杂波,研究了电离层杂波区域判别算法。对于每种杂波类型,进一步对杂波源个数与自由度个数关系进行判断,对于自由度个数不足的电离层杂波区域,盲源分离算法性能较差,因此仍采用传统自适应处理算法。对于自由度个数足够的电离层杂波采取直接盲源分离和基于盲源分离的线性约束自适应处理级联算法。电离层杂波综合抑制流程给出了一套基于杂波区域划分,不同区域采用不同抑制算法的多元化、精准化杂波抑制策略,避免了单一电离层杂波抑制算法处理复杂电离层杂波情况的局限性。本文提出的基于盲源分离的电离层杂波抑制方法缓解了传统自适应杂波抑制等算法面临的非均匀杂波、主瓣杂波和片状杂波三个关键问题,扩展了盲源分离算法的应用范围,丰富了自适应算法理论,结合传统杂波抑制算法给出了适用于实际工程背景的电离层杂波综合抑制流程,提升了电离层杂波抑制算法的性能。