天波超视距雷达电离层相位污染时频校正方法综合性能评估

电离层相位污染严重制约天波超视距雷达对低可探测慢速舰船目标的检测性能,时频校正法成为目标检测的重要手段,对其进行分类并选取6种典型方法进行了去污染的综合性能评估。首先分析了性能比较的影响因素,然后从去污染的有效性、鲁棒性和运算量等几个方面进行了校正方法的综合比较。为电离层相位污染校正算法库的丰富和实际工程应用提供参考。     

快速校正天波雷达电离层相位污染的改进方法

时变的电离层会对天波超视距雷达( OTHR)回波信号相位进行调制,产生相位污染,导致回波谱展宽。最大似然估计( MLE)法具有比相位梯度法更佳的污染校正效果,但计算量非常大。通过引入投影近似子空间跟踪法,提出了一种改进的MLE方法。改进方法采用递归手段估计最大特征值对应的特征向量,避免了特征值分解过程,能够显著降低计算量,污染校正效果与MLE法相当。理论分析与仿真对比表明改进方法普适性强,计算量只有MLE法的万分之一,更适合工程实现。     

一种去除电离层相位污染的方法

天波超视距雷达在传播过程中会受到电离层的相位干扰,这将导致信号频谱的展宽,电离层的相位污染影响了雷达的探测性能.介绍分析了一种简单有效的去除电离层相位污染的方法,并进行了仿真研究.结果表明,该方法具有稳健的去污染效果.     

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。     

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.     

基于三次相位建模的天波雷达污染校正

天波超视距雷达信号传输需要经过电离层反射,而电离层的扰动会对回波的相位造成调制,并展宽回波信号的频谱。杂波谱的展宽将掩盖目标回波,使目标无法检测。因此,在进行目标检测前,需要对回波信号做污染校正,以提高目标的检测概率。污染校正的关键在于频率估计。提出使用三次相位来对回波信号进行建模,并基于此模型提出一种新的频率估计算法,能够准确的估计出回波的瞬时频率。仿真结果表明:该算法与已提出的Hankel降秩(HRR)算法相比,能够跟踪更大的频率变化,因而具有更好的校正效果。     

基于最大似然法的天波超视距雷达相位解污染算法

电离层解相位污染是天波超视距雷达信号处理的关键技术之一。由于模型的不准确性和电离层的复杂性,已有算法在污染较大时大多精度不高。该文提出一种基于最大似然法的相位解污染算法。该算法将信号建模为相位多项式,通过最大化似然函数来实现污染相位的估计。为了避免最大似然法中的矩阵求逆运算,该文进一步将最大似然问题转化为最小二乘问题,利用遗传算法求解相位系数。仿真结果表明,与传统算法比较,该文算法具有以下优点：相比HRR算法和CED算法,该文算法精度更高,校正后的信号频谱更加尖锐;在相位污染较大的情况下,该文算法仍具有较高的精度,有利于目标信息的提取;该文算法采用高阶多项式,避免分段处理和矩阵求逆,简化了运算。     

基于广义参数化时频变换的天波雷达电离层污染校正

本文引入广义参数化时频变换方法对天波雷达接收信号进行分析,给出了一种更有效和稳健的天波雷达电离层污染估计和校正方法。根据电离层污染的特点选取样条函数作为参数化时频变换的核函数,针对电离层污染后的信号估计核函数参数,利用核函数来估计污染序列,构造污染校正算子进行污染校正。对于多模传播条件下的电离层污染,采用校正后滤除的方式,多次迭代完成污染的校正。仿真验证了方法的有效性和稳健性。      

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。     

一种天波超视距雷达电离层相位污染的校正算法

在天波超视距雷达(OTHR)中,机动目标的多普勒谱展宽,会导致相干积累损失,影响目标检测。传统的时频分析方法将目标回波信号投射到时频域中再通过能量积累实现机动目标检测和参数估计,但该方法在瞬态干扰存在的情况下效果较差且计算量过大。考虑到机动目标和瞬态干扰在时间-频率变化率域中的不同特性,提出了一种基于时间-频率变化率分布(TFRD)的机动目标检测算法,该算法通过TFRD构建时间-频率变化率(T-FR)域,并在T-FR域中进行目标参数估计,可以降低瞬态干扰对机动目标检测的影响。经实测数据仿真验证,该算法可以在瞬态干扰存在的情况下有效地检测出机动目标,而传统的WHT(Wigner-Hough-Transform)算法则由于瞬态干扰影响导致检测错误。此外,该文算法避免了使用Hough变换,减小了运算量,使其可以更好地应用于工程中。     

基于AHP法的天波超视距雷达作战效能评估模型

根据天波超视距雷达的工作特性和作战任务,运用层次分析法,给出了天波超视距雷达作战效能评估指标的层次结构,确定了各效能指标及相对权重的计算方法,得出了天波超视距雷达作战效能评估的数学模型,为该雷达的发展改进及作战使用提供辅助的决策依据。     

基于ADC模型的天波超视距雷达作战效能评估

根据天波超视距雷达组成和任务,采用ADC效能评估模型,通过对系统的可用性向量A^T、可信性矩阵[D]、能力向量C以及抗干扰效果因子KAJ的建模,推导出天波超视距雷达系统作战效能方程。     

基于匹配傅里叶变换的相位解污染算法

电离层的不稳定性会造成天波雷达回波信号频谱扩展,进行相干积累之前需要进行电离层相位解污染处理,抑制回波频谱展宽。传统的 HRR（Hankel Rank Reduction）算法解污染算法需要已知回波中的信号成分,由于实际信号的复杂性,获得该先验知识比较困难,先验信息不足时估计效果不好。注意到接收回波中杂波噪声比很高,可以直接采用三次相位函数来分段拟合回波信号,然后基于匹配傅里叶变换估计相位污染函数,能获得准确的估计结果。仿真结果表明,相比传统的 HRR 算法,该算法不需要已知回波信号成分,具有更好的电离层相位解污染效果。     

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。     

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。     

OTHR数据处理仿真系统的设计与实现

主要描述了天波超视距雷达数据处理仿真系统的设计框架、模型建立及系统实现的内容。针对天波超视譬雷达的特点，采用了相应的模型来仿真电离层各类效应对回波的影响，将其体现至数据处理输入端的点迹数据中。Matlab平台下实现了上述系统，在设计中充分体现了兼容性和可扩展性，为天波环境下数据处理新算法的开发和设计提供了一个集成化的环境。     

短相干积累条件下天波超视距雷达的舰船检测

天波超视距雷达(OTHR)的观测范围非常广,实战中经常要求在短相干积累条件下检测出舰船目标。然而短相干积累时间带来的低多普勒分辨率很难从强大的海杂波中区分出舰船。为了解决这一问题。可以采用海杂波循环对消法,这就要求对杂波参数进行精确估计。传统方法直接利用Fourier谱中的最大幅度估计杂波参数,估计精度不高从而导致对消性能不太理想。该文提出了一种新的基于FFT相位分析的杂波对消法。该方法与传统的杂波对消相比,有效提高了参数估计精度,减小了剩余杂波强度和扩散程度,有利于舰船目标的峰值显露和从剩余杂波中区分出舰船。以上分析和比较得到了实测数据的检验。