高频地波雷达电离层干扰抑制研究

高频地波雷达探测海洋状况和跟踪移动目标时,电离层干扰严重影响了雷达的工作性能.阐述了电离层干扰的来源,分析了电离层干扰的时间和空间特性,指出其在雷达相干积累时间之内在空间上具有稳定性,结合高频地波雷达OSMAR系统的阵列结构,采用分段自适应旁瓣对消的处理方法来抑制电离层干扰.对实测数据处理的结果表明该方法能够有效地抑制电离层干扰,改善海洋回波一阶峰的信噪比,从而提高了雷达对海洋的探测性能.     

电离层返回散射探测中干扰抑制方法研究

电离层返回散射工作在高频频段,密集的外部干扰如短波通信、广播电台及大气噪声等污染了接收数据,严重影响返回散射电离图的判读。利用外部干扰的空时特性,提出了一种自适应波束形成-干扰对消级联去干扰的方法。对实测数据的处理结果表明这种方法的有效性和实用性。     

高频返回散射回波到达角探测技术研究

根据返回散射电离层回波特性,提出了基于Capon波束形成、对角加载以及加窗技术的返回散射回波DOA（Direction Of Arrival）估计的方法.利用"L"型短波二维天线接收阵列实现了返回散射电离层回波到达角的探测,获得频率-群路径-回波仰角电离图,收发站的直达波信号和准垂测信号的DOA估计结果验证了探测系统的准确性.     

超视距雷达的数据处理

一、引言后向散射超视距雷达(以下简称超视距雷达或OTH-B雷达)与电波直接指向电离层的微波雷达概念不大相同。超视距雷达波束指向电离层一定区域,只要系统波束仰角和工作频率选择恰当,电离层反射的无线电波能传播到位于雷达视线以外的目标。目标散射这一电波能量,而其中一部分又经电离层返回,而被OTH-B雷达天线所接收。其工作原理如图(1)所示。由此可见,OTH-B雷达能发现雷达视线以下空间区域的目     

一种天波超视距雷达自适应波束形成方法

天波超视距雷达利用自适应波束形成技术抑制短波干扰以增强探测性能,但是在相干处理间隔内电离层运动通常会使干扰呈现明显的空间非平稳性,增加了自适应处理的难度.由于在距离-多普勒域上进行自适应波束形成时电离层的影响显著降低,文中提出了在距离-多普勒域上对雷达阵列接收信号进行自适应波束形成的方法.实测数据处理表明,该方法能有效地克服干扰的非平稳性以抑制干扰,而且易于工程实现.     

天波雷达后多普勒自适应波束形成

该文推导了短波干扰在距离-多普勒域上的解析表达式, 表现为平行于距离轴的恒幅谱脊;分析了电离层运动导致的短波干扰空间非平稳性, 其等效为各阵元上相同多普勒频点之间的幅相误差, 对自适应波束形成的影响可以忽略。在上述分析的基础上, 该文提出了天波雷达后多普勒自适应波束形成方法, 首先将各阵元接收信号变换到距离?多普勒域上, 然后在各个频点上分别进行自适应处理。实测数据处理表明该方法的干扰抑制性能良好, 稳健性也较强。      

高频地波雷达天线阵抗电离层干扰

高频表面波雷达是近年发展起来用于超视距监测大面积海洋环境的工具,但由于天线本身的特性和天线场的限制,发射天线辐射波束E面有一定的宽度或向上翘起一定角度,其辐射的电磁波能量除了沿海面绕射传播外,还有一部分能量以一定的角度向上半空间辐射,与电离层和所经路径上的散射体相互作用后,其后向散射信号又以原路径回到雷达,并对雷达形成严重的自干扰.本文基于自适应天线理论,在对功率倒置算法改进的基础上,介绍了一种自适应对消电离层自干扰新方法,雷达现场观测实验表明,本方法可以抑制电离层自干扰.     

基于概率映射的短波自适应跳频方法

短波通信以其通信距离远,设备简单等诸多优点近几年来受到越来越多的关注和应用。但是短波信道环境复杂,天波传输时受电离层电磁环境影响大,信号在传输过程中会产生瑞利衰落现象,加之各种干扰的影响,信息传输可靠性不高。自适应跳频作为抗干扰的一种有效措施,能够提高通信系统的吞吐量。自适应跳频技术应用于短波通信中以提高其抗干扰能力及通信质量。利用信噪比检测的方式,由各个信道的检测出的信噪比产生一个概率分布函数,该函数由接收方反馈到发送方。双方握手成功后,发送方按照质量好的频点选择概率大、质量差的频点选择概率小的原则选取频率集中某频点传输信息。     

高频天波返回散射传播实验研究新进展

论述了中国电波传播研究所在高频天波返回散射传播新的实验研究.返回散射实验系统根据法拉第旋转效应利用收发不同极化天线阵成功的探测到2000km远的飞机.探测得到的飞机航迹和同时用VHF雷达探测的飞机航迹进行了比较,其差异很小,均方根误差为σ=13km.返回散射实验系统的探测区域包括了陆地、陆海边界和海洋.得到了陆地、陆海边界和海洋的高频天波Doppler谱,可清晰的分辨陆地和海洋边界,利用其特点可对海岸线定位.建立了一个新的对称的准余弦电离层扰动模型,利用射线追踪的技术和迭代反演技术拟合了电离层扰动电离图的Pmin-f曲线,获得了电子浓度分布并推断了沿探测路径的电离层扰动区域的大小和扰动区临界频率波动的幅度.研究了扰动电离层对HF波传播的跳距、覆盖区域的大小及射线"俘获"效应等.     

一种TDMA跳频系统中频率自适应选择方法研究

针对TDMA跳频系统的通信特点,提出一种频率自适应选择方法.该方法利用周期性统计跳频系统频带内各频点业务量的接收情况,对各频点是否受到干扰进行判定,确定通信环境中的干扰频点,并依此选择更新系统所使用的频率集,完成实时的选频和换频工作,使系统初步具备对无线通信中电磁环境的感知能力.通过实验数据对比分析,结果表明该方法有效地提高了系统数据传输质量,增强了系统的抗干扰性能.     

天波超视距雷达工作频率点的自适应选择

该文提出了一种能够有效地提高高频段频谱资源利用率,自适应地为天波超视距雷达选择工作频率点的方法。该方法利用接收阵列的部分阵元做宽带接收,然后以一定的频率间隔用自适应波束形成的方法对干扰进行分析,并以子阵输出平均功率最小为准则选取最佳工作频率点。仿真结果表明,该方法能够有效地为天波超视距雷达提供最佳工作频率点。     

天波超视距雷达目标录取方法的研究

天波超视距雷达（OTHR）的工作方式和工作环境比较复杂,雷达的定位精度、检测概率和数据率与常规雷达不同,容易受外部噪声和杂波的影响。由于电波要通过电离层传播来探测目标,电离层的瞬时变化和多模式会污染雷达回波信号,并产生多路径效应,使超视距雷达测量得到的目标数据存在不确定性和模糊性,要从这种数据中正确识别出目标并能自适应关联跟踪处理是很困难的事。文中根据OTHR雷达的实际情况,参照常规雷达的目标录取方法,在自动跟踪的基础上,研究并开发出适合超视距雷达工作的人工录取和半人工录取方法,使得雷达在恶劣环境下也能充分发挥正常的工作能力。     

基于自适应频率选择的OTHR多模传播抑制研究

因电离层分层特性使OTHR回波信号经历多模传播,引起地海杂波频谱大幅度展宽,导致OTHR对舰船目标的检测能力急剧下降.文中提出了基于全频段定频探测的单模工作频率选择方法,指出该方法的核心问题是返回散射定频探测传播模式数目随距离分布信息的获取.提出一种基于特征分解的传播模式数目提取算法,实现了全频段下传播模式数目分布提取,从而最终实现单模式工作频率选择.经仿真研究和试验数据验证,上述方法有效.     

天波超视距雷达窄带干扰抑制技术研究

天波超视距雷达工作在高频段,其最佳工作频率、带宽常常受到电离层状态的限制。在高频段,密集的外干扰如广播电台、短波通信等污染了雷达的接收数据,导致其性能显著下降。为抑制具有明显空域特性和频域特性的短波干扰,文中提出了空时二维阻塞法进行处理,即通过谱分析获取外干扰的方位和频率后,先阻塞主瓣干扰,然后使用波束形成技术抑制副瓣干扰。在此基础上,进一步分析了空时二维阻塞的本质,提出了同时阻塞多个干扰的方法。仿真结果表明,该方法具有很好的抑制效果。     

利用外部参考源改善OTHR的数据处理

天波超视距雷达(OTHR)由于测量位置分辨率低、电离层瞬时变化引起探测到的目标数据存在不确定性，以及电离层多模引起回波信号的多路径效应，使得相关跟踪处理工作非常困难。该文讨论了OTHR斜坐标转换到大地坐标可能引起的误差，给出了大地坐标系下的基本修正公式。并根据已知外部参考源(如信标、应答机或岛屿等)的回波信号，探讨了一种提高雷达测量值位置配准精度，同时也能有效地消除电离层模式模糊的处理方法。     

一种天波雷达多径扩展多普勒杂波抑制方法

该文分析了天波超视距雷达(Over The Horizon Radar, OTHR)多径扩展多普勒杂波(Spread Doppler Clutter, SDC)的产生机理。由于阵列存在幅相误差且期望信号的功率大于SDC功率,自适应数字波束形成(Adaptive Digital Beam Forming, ADBF)将降低SDC抑制能力,同时还会导致信号对消,严重降低信噪比。针对以上问题,该文提出一种自适应抑制SDC的方法。该方法首先采用改进噪声子空间拟合自校正法消除阵列幅相误差,得到期望信号和SDC准确的到达仰角,然后采用正交投影权矢量进行ADBF处理,避免了强期望信号条件下ADBF权矢量估计不准的问题。理论分析和仿真实验表明该方法能够较彻底地抑制多径SDC。     

天波超视距雷达瞬态干扰抑制

天波超视距雷达(OTHR)电波通过电离层折射作下视探测,具有观察距离远,观察范围广的特点.但由于采用HF频段,且电波传播环境复杂,不仅海(地)杂波强,而且有很强的干扰,如电台干扰、工业干扰、冲击噪声、闪电冲击和流星余迹回波等.干扰分长时间干扰和瞬态干扰,瞬态干扰持续时间短、强度大.本文首先讨论OTHR接收到的瞬态干扰的特点;然后讨论了瞬态干扰的滤除方法,即采用特征分解方法滤除海杂波,或在频域直接滤除地杂波,检测出瞬态干扰的位置后,在原始信号中挖除存在瞬态干扰的回波点,并用预测内插的方法,消除瞬态干扰谱对目标掩盖作用,使目标特别是舰船目标能被检测出来;最后通过实测数据的检验.     

天波超视距雷达数据处理算法综述

数据处理是天波超视距雷达实现目标探测的关键技术之一。首先给出了天波超视距雷达数据处理所面临的困难,总结了数据关联、航迹融合、坐标配准、性能评估、杂波建模等,对新技术的发展进行了探讨,并指出检测前跟踪、雷达与环境系统一体化处理、基于多输入多输出的天波超视距雷达数据处理、测试与评估、协同处理与多源信息融合等将是天波超视距雷达数据处理的主要发展方向。     

小孔径天波超视距雷达多径模糊污染消除及海杂波抑制

由于电离层的结构分层性及厚度的不均匀,在超视距探测中会出现多径模糊的现象,使同一个目标出现在多个距离单元上,造成目标识别的不准确。针对传统天波超视距雷达( OTHR)接收阵列不具备俯仰分辨能力的不足,利用小孔径OTHR在俯仰方向的分辨能力,将几何估计结果与测向结果相结合,在俯仰方向自适应波束形成,消除了多径模糊带来的影响。同时改进了基于奇异值分解( SVD)的海杂波抑制算法抑制海杂波,提高了目标信杂比以便于后续检测。仿真实验结果显示所提方法能够很好地消除多径模糊带来的影响,同时抑制了海杂波,信杂比提高了9 dB。     

基于空间相关电离层模型的天波雷达目标跟踪

天波超视距雷达(简称天波雷达)(OTHR)通过电离层反射效应可实现对多种高价值目标的远程预警。天波雷达目标跟踪算法设计中,电离层建模对其跟踪性能至关重要。该文考虑现实中电离层的空间相关性,提出一种基于高斯马尔可夫随机场(GMRF)的电离层虚高模型,以及相应的天波雷达多路径目标跟踪方法。该方法在贝叶斯估计的基础上,对多路径杂波环境下目标状态估计与电离层虚高参数进行联合建模与估计。该方法有效建立起了不同电离层区域之间的相关性,能够在电离层量测有限的情况下推断未量测区域的电离层虚高,改善电离层虚高参数辨识精度,进而提高目标跟踪精度。仿真结果表明基于空间相关性的电离层模型可以有效改善天波雷达目标跟踪性能。