基于改进时频分析方法的天波雷达机动目标检测算法研究

在天波超视距雷达(OTHR)中,基于时频分析技术的机动目标检测算法具有信噪比要求低和参数估计精度高等优点。但是传统的时频分析方法计算量大,难以满足实际工程应用需要。针对该问题,该文提出一种新的时频分析方法,该方法构造时间-频率变化率的联合域并沿时间轴进行积分实现机动目标的检测和参数估计。由于该算法积分路径的特殊性,可以避免使用Hough变换,进而减小算法计算量,使其满足实际工程需要。仿真结果表明,该算法在低信噪比(SNR)下检测效果好,运算量低,且具有更高的参数估计精度;此外,该算法对不同时刻的频率变化率成分进行了积累,有效抑制了多机动目标引起的交叉项,避免了虚假目标的出现。     

基于Hankel矩阵分解的天波超视距雷达机动目标检测算法

机动目标检测是天波超视距雷达的研究重点之一。目前已有的算法在高信噪比条件时对单个机动目标的检测效果较好,但在低信噪比时对多个机动目标的检测性能有待提高。该文提出一种基于Hankel矩阵分解的机动目标检测算法,该算法将机动目标信号构造为Hankel矩阵的形式,通过矩阵分解将信号时频估计转化为线性主成分分析的凸优化问题,从而实现匀速与机动目标的分离以及多个目标的同时估计。仿真结果证明了该算法具有估计精度高,信噪比条件低,可以同时多目标检测等优点。     

基于加权直接数据域处理的米波雷达低空目标测高算法

首先分析了米波雷达的信号传播环境和回波数据模型。接着,提出了基于WD^3（加权直接数据域）处理的测角算法。同传统的极大似然和子空间类算法相比,本文的算法充分利用了次要数据进行预白化处理,提高了色噪声环境下参数估计的精度和算法的稳健性,另外,该算法只涉及实矩阵计算,很大程度地降低了计算复杂度。计算机仿真表明,本文的方法用于米波雷达测高时有较好的估计性能,计算量较低,特别是在低纬度目标和低信噪比情况下也适用。     

基于连接层的天波雷达高度估计算法研究

天波雷达具有探测距离远、覆盖范围大的优点,在对远距离目标探测方面具有显著优势,受到广泛关注。目前天波雷达主要是通过微多径模型来估计目标高度信息。其中,基于匹配场处理算法得到了较好的目标高度信息,但该算法忽略了电离层的连接层。该文注意到忽略连接层的电离层模型是不连续的,而实际的电子浓度是连续变化的,因此不考虑连接层的电离层模型与实际情况不符,会影响目标高度估计的性能。基于该考虑,提出了基于电离层连接层模型的改进的天波雷达高度估计算法。该方法首先建立了与实际相符的含连接层的电离层模型,使其电子浓度连续平滑变化,在此模型上进行高度估计,得到更好的效果。仿真结果表明,与已有方法相比,该文的高度估计精度更高,收敛速度更快,在第6个驻留周期高度估计误差就可收敛至1km以内,平均误差为715m,而有关文献中的高度估计误差在第26个驻留周期才可收敛至1km,平均误差为1 456m。     

行波扰动对天波雷达慢速目标检测影响研究

利用电离层行波扰动(Traveling Ionospheric Disturbances,TIDs)模型,仿真分析了不同尺度TIDs引起的超视距雷达(Over the Horizon Radar,OTHR)地海杂波频谱频移、展宽以及对舰船目标检测的影响.结果表明:小尺度TIDs引起的附加多普勒频移幅度较小,但随时间变化较快,S形曲线扭曲较为严重,对OTHR影响主要表现为多普勒频移;中尺度和大尺度TIDs引起的附加多普勒频移相对于小尺度TIDs的有所增加,但随时间变化减缓,S形曲线扭曲程度减小,除引起地海杂波多普勒频移外,同时引起杂波频谱展宽,影响舰船目标检测.同时,还给出了不同尺度TIDs引起的海杂波频移、展宽抑制方法,经仿真验证,上述算法有效.     

天波超视距雷达目标RCS模拟新方法

基于天波超视距雷达探测距离远、覆盖范围大和受外界环境影响等特点,提出了一种利用可移动式应答机模拟天波超视距雷达目标雷达反射截面(RCS)的方法,并对所模拟的RCS的精度进行分析,提出精度校准办法。车载移动应答机具有机动性强、结构简单的优点,若用来模拟目标的雷达反射截面,并利用到天波超视距雷达探测威力的评估中,则能获得较好的效果。     

基于匹配场处理的天波雷达高度估计算法

天波超视距雷达通常采用距离-多普勒处理来检测海面上的目标。距离-多普勒处理可以获得目标的斜距和多普勒频率,而不能获得目标的高度信息。该文提出一种基于匹配场处理的算法来估计目标高度,算法利用单个驻留周期的回波数据来进行估计。仿真表明,在给定的仿真场景下,目标高度估计精度可达2000 m左右。与已提出的对数似然函数算法相比,该算法具有更好的稳健性。     

天波超视距雷达海面目标定位方法研究

对单基地天波超视距雷达目标定位精度不高的原因进行了分析,通过仿真计算,给出了电离层虚高和目标方位角所引起的单站目标定位误差,提出了一种利用多基地天波超视距雷达发射站、接收站、电离层与目标之间几何关系,构建非线性定位方程组,实现对目标高精度定位的方法。由于非线性定位方程组中不涉及目标方位角,仅包含电离层虚高和目标位置等未知量,所以通过解方程组能够获得精确的目标位置,消除目标方位角和电离层虚高测量误差所引起的定位误差。通过仿真,验证了该方法的正确性。     

分布式天波超视距雷达体制研究

论述了天波超视距雷达及多输入多输出体制近年来的发展和研究状况.同时,从分布式天波超视距雷达所面临的任务需求和技术体制等方面展开分析,给出了雷达系统架构以及2种配置方式,并就其资源配置和信息融合进行了设计.最后,根据技术难点和成熟度提出了分布式天波超视距雷达"三步走"的技术发展路线及相应的阶段目标,对其中的关键技术还进行了评述.     

高频雷达机动目标的时频图像处理方法研究

高频雷达机动目标检测实为复杂外部环境和强地海杂波下的非平稳弱信号处理,针对非平稳特征提出了基于时频分析和图像处理的方法.首先应用时频分析方法得到机动目标的时频谱,进而在时频谱上进行频率维的恒虚警检测并形成目标像、在时间维应用区域生长技术提取目标的速度时变脊线.时频图像处理方法经频率维和时间维的多级处理、在保证系统检测性能的情况下可精确提取机动目标的速度时变信息.实测数据的处理验证了其有效性.     

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。     

提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法

增加目标信号的积累时间是提高雷达对微弱目标探测能力的主要方法.但是,对于高速运动目标,在长时间相参积累期间,目标回波信号容易产生距离徙动和多普勒走动,若不进行补偿,目标信号能量不能有效积累.传统基于keystone变换的方法仅适用于目标作匀速运动的情形,当目标作机动运动时,距离弯曲不能通过keystone变换进行校正.针对目标作匀加速运动,且高速目标存在多普勒模糊情况,本文提出一种二维匹配滤波新方法,该方法将脉冲压缩后的目标回波转换到距离-多普勒二维频率域,通过构造一补偿函数进行匹配滤波处理.该方法不需要知道目标运动速度参数,由目标径向速度引起的距离走动和径向加速度引起的距离弯曲均能得到很好的消除,另外,所提算法可以有效地利用快速傅里叶变换实现而无需进行插值操作,运算量小.仿真结果表明本文方法具有良好的高速机动目标积累检测性能.     

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。     

宽带机动目标检测

该文提出了一种高机动目标宽带信号检测与运动参数估计方法,即先通过相邻相关对目标回波进行降阶处理,然后将其变换到距离频域,利用广义二阶keystone变换去除距离弯曲,接着对一个距离单元信号进行时间调频率变换并估计方位向的调频率,构造相位补偿函数,对广义二阶keystone变换后的信号进行补偿,再进行第二次广义二阶keystone变换,最后通过距离IFFT和方位FFT对目标进行检测,通过估计的参数可以获得目标的运动参数。仿真和实测数据验证了该方法的有效性。     

基于斜距多普勒分析的雷达前视测高方法

针对基于正下视天线几何构型的传统雷达高度计不适用于天线前向安装的弹载雷达导引头系统的问题,提出一种基于回波斜距多普勒分析的适用于前下视几何构型的雷达测高方法.该方法利用平台与目标间相对高度、速度、斜距及多普勒之间的几何关系实现高度测量,并采用方位谱相关法实现由前视几何引起的非均匀方位谱分布条件下的多普勒中心估计.首先对...     

机动目标RCS实测数据处理方法

针对机动目标实测RCS的起伏变化,提出了实测RCS的两种处理方法.利用小波变换的降噪处理方法和加窗平均处理方法,对机动飞机的RCS实测数据进行处理,得到比较精确的RCS.计算结果表明,这两种方法是简单可行的,具有一定的实用价值.     

匹配场处理分布式多阵水下目标三维定位方法

针对水下目标定位问题,提出一种基于匹配场处理的分布式多阵列三维定位方法。首先,各分布式阵列节点采用非相干线性匹配场处理算法,独立对同一个目标进行深度和距离估计,然后对各节点的目标估计结果进行协同定位处理,采用线性最小二乘算法对水平方位定位结果进行修正,以各节点的目标定位深度均值作为目标深度估计。海上试验数据验证表明,所提出方法可有效地实现水下目标三维定位。