天波超视距雷达海洋回波谱特性研究

根据高频电磁波与海面相互作用产生Bragg谐振散射的特性,首先对一阶和二阶海杂波的产生机理进行了理论分析,然后结合Barrick提出的一阶、二阶散射理论对海洋回波谱进行了模拟。最后详细地研究了洋流、海态、雷达工作参数、电离层等因素对海洋回波谱的影响,并在天波超视距雷达体制下,建立了其海洋回波谱多普勒频率模型,为全面研究海杂波及天波超视距雷达目标检测提供了理论依据。     

天波超视距雷达海杂波模型修正与特性分析

因受电离层调制影响,传统的高频海杂波模型难以全面描述天波超视距雷达海杂波的空域非均匀性和时域非平稳性。该文首先基于传统的Walsh 高频海杂波模型分析了洋流的影响,提出电离层子反射面模型的概念,揭示了相干处理间隔内电离层对高频信号频谱的调制机理;然后通过建立电离层等效反射面,并将其分解为多个子反射面的方式,给出可以综合反映不同海态、不同电离层状态的天波超视距雷达海杂波修正模型。最后结合数学描述,利用该文修正模型反演分析了由电离层的空域非均匀、时域非平稳引起的典型高频海杂波多普勒偏移、展宽、分裂和多径复杂现象的实测数据多普勒谱,仿真与实测数据多普勒谱验证了所提修正模型的准确性与鲁棒性。     

天波超视距雷达海杂波特性研究

本文首先根据高频电磁波与海面相互作用产生Bragg谐振散射的特性分析了一阶海杂波的产生机理,得到了一定入射余角条件下一阶海杂波的多普勒频移特性,然后对天波雷达体制下海杂波的平均后向散射系数建模,仿真分析了雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等参数对一阶海杂波后向散射的影响,得出各参数对一阶海杂波后向散射的影响规律。     

电离层和海态对天波雷达多普勒谱的影响

在Walsh海杂波模型的基础上,结合实测天波超视距雷达(over the horizon radar, OTHR)回波数据,同时考虑海面洋流、电离层垂直运动以及电离层非平稳性引起的相位污染的影响,提出了改进的OTHR海杂波模型。利用改进模型,从OTHR检测舰船速度盲区的角度深入分析了海态和电离层非平稳性对OTHR多普勒谱的影响。仿真数据和实测数据的对比说明了改进模型能够较好的模拟实测海杂波,得出的结论为选择最佳的OTHR工作参数和电离层传播信道提供了理论参考。      

分布式多输入多输出天波超视距雷达海杂波仿真

针对分布式多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)天波超视距雷达,采用数字射线追踪计算各收发通道相对于观测海面的入射和返回散射的方位角和俯仰角,导出任意收发通道一阶和二阶双基地海杂波归一化雷达散射截面积(Radar Cross Section,RCS)表达式;在与收发传播路径的多普勒传递函数相卷积后,结合雷达方程得到接收端的海杂波功率谱密度;最后,根据该功率谱密度仿真接收端海杂波加噪声的随机时间序列,并对其特性进行简要分析.     

天波超视距雷达杂波属性差别方法研究

提出了一种基于天波超视距雷达地、海杂波频谱特性,采用空间单元杂波幅度峰值检测结果判别地、海及地海交界线杂波属性的方法,可判别出具有多普勒频率偏移的地海杂波,并利用某雷达实测数据对该方法进行了验证。采用该方法绘制出的某区域海岸线地海杂波分布图与地图形状基本吻合。     

天波超视距雷达中流星余迹干扰模型

已获得的实测数据表明,天波超视距雷达在3MHz-30MHz的工作频段内存在明显的流星余迹干扰.流星余迹干扰会对天波超视距雷达探测目标的距离和多普勒信息造成负面影响,严重时会影响到天波超视距雷达的正常工作.根据流星余迹的散射特性,结合天波超视距雷达的工作方式,建立了流星余迹干扰模型,为在天波超视距雷达中研究抑制流星余迹干扰技术提供了帮助.仿真结果与实测数据基本一致,验证了模型的有效性.     

基于回声状态网络的OTHR海杂波抑制方法

在短相干积累时间(CIT)情况下,天波超视距雷达(OTHR)中低速目标检测很困难:低速目标靠近强大的海杂波频谱;短CIT导致多普勒分辨率低,使目标信号与海杂波更难区分。传统方法一般利用海杂波与目标信号的时频特征不同来抑制海杂波,目标速度较高时这些方法很有效,然而在短CIT、低速目标情况下目标与海杂波信号的时频特征的区分度很小,使得传统方法难以有效抑制海杂波。针对上述问题,考虑到海杂波与目标信号具有不同的动力学特征,提出一种基于回声状态网络的天波雷达海杂波抑制方法。该方法首先用海杂波参考信号训练回声状态网络,使该神经网络"记住"海杂波的混沌动态特征;然后用前述训练好的网络重构和预测天波雷达回波中...     

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。     

天波雷达检测舰船时电离层失真的校正方法研究

天波超视距雷达中，电离层的各种失真和污染恶化了散射回波信号的性能，海杂波Bragg峰的展宽和分裂几乎淹没了微弱的舰船目标。本文分析了电离层失真的形成机理，并对几种失真校正方法进行了分析和比较，对工程中提高舰船目标的检测能力具有重大的现实意义。     

海洋环境对雷达海杂波后向散射特性影响分析

为分析海洋环境对雷达海杂波后向散射特性的影响,建立了一种基于修正复合模型方法的雷达海杂波后向散射关系模型。雷达入射余角较大时,主要散射形式为镜面散射;入射余角较小时,主要散射形式为Bragg散射。考虑了逆顺风条件下后向散射系数的差异性,改进了原有模型Bragg散射的方向海谱部分,增加了风向因子。利用模型对不同入射角条件下海洋环境因素与后向散射系数的关系进行了仿真计算。计算结果表明,当海面作为雷达波的反射面时,雷达后向散射特性十分复杂,风速、风向、海浪、降水、海面油污等海洋环境因素都会对其产生影响。其中,风速和有效波高对海面后向散射的影响最大,风向次之,降水再次之,而海面油污的影响最小。      

波导环境下雷达后向散射系数研究

海上大气波导会显著改变雷达电磁波的传播性能,反应到雷达图像上表现为强烈的海杂渡回波信息。为了探究大气波导的影响因素,采用改进的GIT模型仿真方法模拟出波导背景下不同风速对雷达后向散射系数的影响,并且利用谱估计技术计算出掠射角随距离的变化。通过仿真结果分析,风因子对雷达后向散射系数影响显著,仿真结果对进一步利用海杂波反演大气渡导及提高舰载雷达探测性能具有重要指导意义。     

L波段小擦地角海杂波幅度统计特性研究

为了研究L波段小擦地角海杂波幅度统计特性及其在不同海洋参数条件下的差异,该文结合海杂波实测数据,选取适当的拟合优度检验准则,对比分析给出了不同波高和风向条件下Rayleigh, Weibull, Log-normal, K分布等经典统计分布模型,以及典型参数条件下Pareto分布在L波段小擦地角海杂波建模中的拟合效果,可为雷达目标检测中杂波模型的选择提供参考,提高海洋环境背景下目标检测的适应能力。     

天波雷达舰船目标探测能力仿真分析

为定量地评估海杂波背景下天波雷达的探测能力,基于信号检测理论和雷达方程,建立了天波雷达舰船目标探测能力仿真模型。基于Barrick高频雷达海洋回波截面方程,考虑电离层和洋流影响,构建了海浪散射系数仿真模型并给出了仿真方法。最后,仿真分析了各种参数对天波雷达探测能力的影响。结果表明,探测距离越远、风速越高、风向角越大、工作频率越大,电离层污染越严重探测能力越差,而洋流速度变化时探测能力基本不变。     

L波段小擦地角海杂波幅度均值与风速关系建模

在对比分析国际上现有模型中风速对海杂波幅度均值的影响基础上, 提出了一种新的两分量高斯模型建立海杂波幅度均值与风速的关系.结合我国黄海L波段VV极化小擦地角海杂波实测数据, 对该模型进行了验证与精度分析, 并研究了该模型参数随擦地角的变化关系, 给出了模型拟合参数.从数据分析的结果来看, 该模型较好地捕获了海杂波幅度随风速的变化趋势, 可为雷达系统设计和雷达海杂波预测提供技术支撑.       

低掠射微波雷达的海杂波多方位幅度特性分析

雷达处于低掠射角探测时,干涉、衍射以及遮挡等效应导致电磁波与海面的相互作用更加复杂,海杂波的非均匀、非高斯、非线性特性明显,使得海杂波建模难度大,同时,雷达海杂波在多方位下的特性是否存在差异也是一个问题,进一步增大了低掠射条件下海杂波的认知难度。为了提高海杂波的建模精度和多方位特性的认知,亟需开展低掠射雷达海杂波的多方位幅度特性分析。本文利用低掠射机载雷达数据,围绕雷达的低掠射和多方位两个特点,开展了多方位海杂波的幅度特性差异分析,在此基础上,利用多个海杂波模型对低掠射、多方位下的海杂波进行拟合优度分析。实现了低掠射角条件下海杂波的多方位特性差异认知,包括不同方位下的带宽、功率和最优海杂波模型。实验结果表明,雷达前视状态带宽最窄,侧视最宽;右侧视时的海杂波功率大于左侧视,且正侧视时最大;对于多方位下的最优海杂波拟合,雷达前视时推荐G0分布,而侧视模式下,海杂波更接近K和GΓD分布。      

基于门控循环神经网络的海杂波幅度预测

海杂波是雷达在海洋表面采集到的海面电磁散射回波.受海洋环境要素（风速、风向、浪高、浪向等）和雷达参数的影响,其幅度随时间具有随机起伏性,海杂波的幅度预测精度的提高有助于增加目标检测准确度.本文结合海杂波非高斯非线性的特点,提出了基于门控循环神经网络的海杂波幅度预测方法.通过对IPIX雷达和P波段雷达海杂波实测数据的预测分析,结果表明,本文方法相对已有传统方法具有更高的预测精度.     

天发舰收高频雷达一阶海杂波电磁散射特性分析

天发舰收高频雷达是对传统固定平台条件下天地波雷达系统的延伸,由于舰载平台运动和传播信道中电离层的影响,使得一阶海杂波谱呈现出更多特点.本文根据Walsh模型中一阶电场方程,推导得到了天发舰收传播模式下一阶海面散射截面积的解析表达式.然后,根据表达式对不同因素对一阶谱的影响进行仿真分析.仿真结果表明雷达工作频率、舰载平台运动和电离层水平漂移运动是引起一阶海杂波谱多普勒展宽的主要原因,风向主要影响一阶海杂波谱的形态变化,而这一特点为根据一阶海杂波谱进行海洋遥感提供了可能.     

典型背景和目标的长波红外偏振成像实验研究

红外成像可以获得目标的强度信息,偏振成像可以获得目标的偏振信息,二者结合更有利于目标的探测识别。实验选用天空中飞机、海面上船只、草地上车辆三种典型自然背景下的典型目标作为研究对象,并利用自行研制的四通道同时长波红外偏振成像系统实现图像采集。实验结果表明,相对于传统的长波红外成像,长波红外偏振成像具有以下优势:长波红外偏振度图像在一定情况下具有更高的图像对比度,有利于目标的探测识别;长波红外偏振角图像可以突出目标细节,有利于观察者对场景内容的理解;长波红外偏振度和偏振角图像在一定情况下可以抑制杂波干扰,有利于杂波情形下的目标成像研究。     

高频超视距混合天地波雷达海杂波特点分析

采用天波发射、地波接收混合体制模式的高频超视距雷达,由于收发站分置,使得其一阶海杂波谱与单一模式下相比呈现出不同的特点。该文简单介绍了这种混合体制雷达的系统构成和工作原理,针对这种体制特有的几何结构推导了其定位原理,结合这种雷达的电磁波传播路径和收发分置的工作模式,推导了一阶海杂波多普勒频率的理论计算公式,分析了一阶海杂波随不同方位而变化的现象,并通过实测数据对理论分析结果进行了验证。