天波雷达电离层污染校正与海杂波抑制

在天波超视距雷达（OTHR）中,舰船目标的多普勒频率与海杂波谱接近,电离层污染会导致海杂波频谱展宽,从而淹没邻近的舰船目标信号。考虑到电离层污染会导致OTHR回波信号的相位缓慢变化,提出了采用相位梯度法对回波信号进行电离层污染校正;利用污染校正后的海杂波可以近似为两个单频信号之和这一特点,提出了应用奇异值分解来实现对海杂波的抑制。仿真结果表明,文中算法可以有效地校正电离层污染,抑制海杂波,显著提高信杂比,从而有效解决强海杂波对舰船目标的遮蔽问题。与现有的HRR—SVD算法相比,文中算法可以适用于相干积累时间较长和电离层污染较大的情况,防止残留的海杂波形成虚警,提高了OTHR对海杂波附近舰船目标的检测能力。     

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。     

基于已知传播模式数目的海杂波抑制方法研究

天波超视距雷达海杂波谱受电离层多模传播影响大幅展宽, 需进行杂波抑制才可实现舰船目标检测, 利用电离层返回散射探测可获得海杂波谱先验模式数目信息.针对常用的两种海杂波抑制方法——特征值分解法和循环对消法, 仿真分析了传播模式数目识别准确性对海杂波抑制效果的影响.结果表明:若传播模式数目识别错误, 则会造成目标漏检或虚警.在传播模式数目已知的前提下, 利用仿真和试验数据研究了目标与一阶海杂波多普勒相对位置和多普勒分辨率对上述两种方法海杂波抑制效果的影响.目标与一阶海杂波越接近, 海杂波抑制效果越差, 当二者相对多普勒位置小于分辨率时, 两种方法均失效; 多普勒分辨率越低, 海杂波抑制效果越差; 目标与海杂波越接近, 对多普勒频率分辨率要求越高.     

电离层对高频海洋回波Doppler谱的影响

根据电离层对高频天波海洋回波Doppler谱影响的研究,对已发现的高频海洋回波谱产生Doppler频移、多Bragg峰及Doppler展宽等现象进行研究,阐明了电离层运动、电波传播模式、多径、电波相位路径的非线性变化及雷达参数与雷达回波谱之间的关系.指出了造成高频海洋回波Doppler谱污染的原因.     

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。      

改进的分段多项式建模的电离层相位去污染新方法

时变电离层的相位污染使天波超视距雷达(OTHR)的回波多普勒谱展宽.近年来已发展了基于分段的相位多项式参数建模和高阶模糊函数的方法估计和校正电离层的相位污染.由于实际电离层信道为时变的且不可预测,因此,采用预先确定阶数的建模方法有较大的局限性.本文提出了一种改进的方法来选择相位多项式建模的阶数.该方法引入三个判决准则对分段后的信号作建模阶数的自适应选择.实验结果表明,改进后的算法比原有的分段相位多项式参数估计方法以及其他两种电离层校正方法具有更好的性能,特别在校正快速变化的电离层相位污染时具有更为明显的优势.     

高频海洋回波谱电离层污染及实验研究

根据电离层对高频天波海洋回波Doppler谱影响的研究,结合高频天波返回散射探测站获得的海洋回波谱,对观测到的高频海洋回波谱Doppler频移、多Bragg峰及Doppler展宽等现象进行研究,阐明了电离层运动、电波传播模式、多径、电波相位路径的非线性变化与高频海洋回波谱之间的关系.初步验证了造成高频海洋回波谱污染的原因.     

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。     

基于LOWESS回归的一阶海杂波识别算法

高频地波雷达在对低速目标进行检测时，回波信号中一阶海杂波影响目标检测，为在RD谱中确定一阶海杂波的位置从而规避海杂波影响，提出了一种基于LOWESS回归的一阶海杂波识别算法，该算法在对海杂波局部峰值检测的研究基础上，预先对数据进行了LOWESS回归平滑滤波，将一阶海杂波相对抬高，再结合脊背峰值检测和对称偏移检测的方法进行一 阶海杂波位置信息提取。实测数据的仿真结果表明，该方法能够很好地在RD谱中提取海杂波的位置信息，为海杂波的评估与抑制提供了理论依据。     

电离层空时相位特性对天波海态雷达影响研究

电离层空时相位随机变化特性使天波海态雷达方位波束宽度和杂波频谱展宽,降低雷达方位分辨率和频谱分辨率,影响海态参数反演精度。针对这一问题,近年来发展了诸多解电离层相位污染信号处理算法,但均受一定的适用条件限制。首次引入相延时和群延时,深入分析了电离层空时相位变化对天波海态雷达方位波束形成、杂波频谱影响,并利用仿真方法进行了验证。最后,分别采用空、时信号处理对上述展宽进行了抑制,提高了方位分辨率,谱峰明显锐化。     

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。     

基于特征分解的多模杂波抑制方法

电离层对天波超视距雷达回波信号的污染严重制约了雷达对慢速目标的检测, 相位扰动与多模传播共存时, 更是加重了回波杂波谱的展宽.针对这一情况, 文中提出了基于特征分解的多模杂波抑制方法, 根据不同群距离单元上回波信号的相关性来选择群距离单元构造协方差矩阵, 通过一个模板滤波器对回波信号滑动滤波来确定回波信号模式个数, 从而可通过对协方差矩阵的特征分解来确定目标信号和噪声子空间, 继而完成杂波的抑制.该方法实现简单, 适合工程应用, 并且对实测数据的处理结果证实了该方法的有效性.     

电离层多普勒频移的预测

超视距雷达工作在短波波段,通过电离层的折射,可探测到常规雷达无法探测到的地平线以下的远距离目标。但雷达电波经电离层折射,探测结果必然受到电离层的影响,其主要特征之一是回波谱中常伴随多普勒(Doppler)频移。文中简单描述电离层Doppler频移的产生机制,并在已预测电离层信道参数的基础上利用数字射线追踪技术对E层、F2层的高频天波Doppler频移进行预测。     

基于原始频谱的天波超视距雷达回波特性分析方法

天波超视距雷达工作环境复杂,受外部干扰和杂波的影响较大,使得超视距雷达目标回波特性十分复杂。为了对目标进行判别和有效跟踪,就必须分析掌握雷达各种回波和目标特性。文中设计了一种基于雷达原始频谱的回波特性分析方法,该方法以原始频谱为基础,将回波点迹及跟踪航迹数据与频谱数据进行同步对比分析,同时对频谱信息进行噪声基底、杂波展宽、覆盖率等统计评估,有效地分析超视距雷达回波特性以及对目标跟踪进行有效地分析和验证。     

基于信号阻塞矩阵检测OTHR舰船目标

为了提高天波超视距雷达目标检测效能,实战中要求在短相干积累条件下检测舰船目标。但是短相干积累时间会导致回波谱的多普勒分辨率降低,增加从强大的海杂波中检测出舰船目标的难度。针对这一问题,提出了一种基于信号阻塞矩阵检测海面舰船目标的新方法。该方法通过构造阻塞矩阵对海杂波进行抑制,使舰船目标最终显现出来。与传统的Root海杂波迭代对消法相比较,新方法不需要估计信号的幅度和初相,缩短了计算时间,减小了估计误差,且能在低信噪比或目标多普勒频率靠近一阶Bragg峰的情况下获得更佳的目标检测性能。以上结论和比较得到了模拟和实测数据的验证。     

天波超视距雷达海杂波的混沌动态特性分析

利用替代数据法对实测回波信号进行非线性检验,Cao方法进行相空间重构、Rosenstein小数据量法计算最大Lyapunov指数、改进的格拉斯伯格-庞加莱算法(GPA)计算Kolmogorov熵以及局部可预测性检验研究了高频天波雷达(OTHR)海杂波的混沌动态特性。仿真计算表明:实测的高频天波雷达海杂波吸收子具有稳定收敛的关联维数、正的最大Lyapunov指数和正的Kolmogorov熵以及具有局部可预测的特性,验证了高频雷达海杂波确实来自于一个低维混沌系统。利用方差分析初步讨论了电离层对回波混沌特性的影响,研究表明:电离层将对回波混沌特性产生显著的影响。这些结论对高频雷达目标探测和海杂波建模研究都具有重要意义。     

高频地波OTH雷达二阶海杂波分析及模拟

由于具有良好的军事应用前景和诱人的民用潜力，高频地波超视距雷达越来越受到世界各国的高度重视。对于工作在短波波段的高频超视距雷达，有用目标的检测是在强大的海杂波背景下进行的，当海态充分发展时，其中二阶海杂波便成了目标检测的主要干扰背景。本文在对高频雷达二阶海杂波产生机理分析的基础上，重点讨论了二阶海杂波的模拟方法，从海杂波产生机理的角度实现了是海杂波的模拟，并与实测的海杂波频谱进行对比分析，验证了模拟方法的有效性。