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。     

地波超视距雷达自适应干扰抑制的改进

针对地波超视距雷达探海工作期间高频干扰严重海杂波强的特点,在阵列自适应波束形成时考虑了海杂波约束条件,改进了地波超视距雷达探海工作时的干扰抑制方法.改进方法使得自适应干扰抑制后,回波中一阶海杂波的时域相关特性不会发生破坏而在频域上"虚假"展宽,从而有利于后续处理中进行海杂波滤除和目标检测.最后使用OSMAR2000的实测数据对本文方法进行了检验.     

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。     

舰载超视距雷达海杂波仿真

通过对舰载高频超视距雷达信号体制的分析，实现了目标距离和速度信息的提取；针对舰载超视距雷达的特点，重点对海杂波的展宽机理进行了分析，提出了相应的仿真方法，并与实际采集的海杂波信号进行对比分析，以验证仿真的有效性。     

高频地波雷达空时自适应目标检测

针对高频地波雷达接收到的海杂波数据在落入Bragg峰区域时目标会被海杂波所遮盖的特点,通过对海杂波的空时耦合特性的分析,将空时自适应信号处理运用到超视距雷达中,提出抑制海杂波的同时检测被海杂波所遮盖的舰船的新方法.实测数据的处理结果证明了所提出利用空时自适应处理抑制海杂波的有效性和实用性.     

高频地波雷达探测距离估算

高频地波雷达探测距离主要受环境噪声和海杂波的制约.对于环境噪声占领优或海杂波占优的情况,已有相应的距离估算公式.但对环境噪声或海杂波可比拟的情况,使用上述公式所算得的结果误差较大,对雷达总体设计会产生一定影响.文中根据环境噪声和二阶海杂波的特性,从理论上推导了噪声与二阶海杂波共同作用下,通用高频地波超视距雷达探测距离估算公式,并在给定参数情况下计算了不同时段、不同海态下雷达对舰船目标的探测距离,从而为地波雷达总体设计提供依据.     

一种新的高频雷达海杂波的分形模型

利用分形理论建立的海杂波模型具有巨大的潜力,在高频雷达海杂波多重分形特性的基础上建立了高频雷达海杂波的时域分形模型。通过对韦布尔分布、对数正态分布、瑞利分布和K分布4种最常用的海杂波的概率密度函数的比较分析并利用修正的Kolmogorov-Smirnov(K-S)统计检验,得出了高频雷达海杂波的时域模型具有先验的统计特性的结论,证明了新的海杂波时域分形模型的合理性,这对于高频雷达海杂波建模与仿真及其背景下目标检测研究具有现实意义。     

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。     

天波超视距雷达海面非后向散射特性建模分析

运用微扰法推导了非后向散射下的天波超视距雷达海杂波模型,将此模型进行计算机仿真,并定性分析此模型下双基地角、雷达工作频率、风向、风速、入射角对海杂波回波强度的影响,为非后向散射下天波超视距雷达的目标检测和雷达布站提供了科学依据。     

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。     

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.     

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。     

高频地波雷达干扰抑制方法研究

本文提出了新的高频地波超视距雷达抗非平稳射频干扰解决方案,以改善高频雷达中目标检测的性能.本文首先给出一种利用微调波束指向的导向矢量,在允许的误差范围内最大程度抑制干扰的最优算法,然后本文根据基于海杂波保持的思想提出一种新的算法解决近距离海杂波扩散引起基底抬高的问题.最后本文总结了两种算法相结合的统一方案,实验数据处理结果都表明这一方案对抗非平稳射频干扰是有效的.     

基于地海杂波分类的高频雷达监测区识别方法

介绍了高频超视距雷达条件下,通过回波频谱提取地海杂波分布图对雷达监控区的准确位置进行识别的方法。该方法计算地海杂波频谱的空间导数变化关系、提取地海杂波分布图并与实际的地理分布图进行一致性比对,从而对雷达的监测区进行准确识别,最终校正由电离层反射引起的系统测量误差。实测雷达数据的处理结果证明了该方法的有效性。     

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。     

天发地收一阶海杂波空时自适应抑制

天发地收高频雷达的双基地特征使其一阶海杂波具有空时耦合性,但在双基地角和电离层扰动的作用下一阶海杂波产生明显的多普勒展宽,会淹没慢速舰船目标。以一阶海杂波空时耦合性为基础,理论推导并验证了其空时分布,利用波束相关性选择空时自适应降维处理算法的局域大小,有效地抑制了展宽海杂波并检测到被淹没的目标。     

基于TBD技术的高频雷达舰船目标检测

针对强海杂波背景下高频雷达的舰船目标检测问题,提出了基于检测前跟踪(TBD, track before detect)技术的检测方法.该方法先在多普勒域对回波数据进行杂波抑制和低门限CFAR(constant false alarm rate)预处理以降低虚警率和计算复杂度,再采用动态规划TBD算法进行检测和跟踪以提高检测性能.蒙特卡洛仿真结果和回波数据验证表明该方法可提高对一阶海杂波附近舰船目标的检测能力,工程实用性强.     

高频地波舰载超视距雷达的海杂波对消

高频地波超视距雷达在舰载条件下探测舰船目标面临着诸多挑战.其中之一是雷达平台运动导致的一阶Bragg谱线的展宽将淹没多普勒频率落入此展宽区的目标.本文首先利用合成孔径原理分析了展宽谱的性能.在此基础上,论证了通过空间滤波对消海杂波而留存目标回波的实际可行性.最后给出的实验结果进一步证明了本文所提方法的有效性.     

高频地波雷达协同检测新方法

电离层杂波、海杂波以及射频干扰的存在造成高频地波雷达目标检测上的困难。针对高频地波雷达的极化特性和目标在距离-多普勒谱中的扩张特性,先设计一种改进的二维恒虚警检测算法,后将该方法与极化处理方法融合设计一种新的协同检测算法,该检测算法实现了能量域和极化域的协同检测,突破传统极化检测方法计算复杂等问题。高频地波雷达实测数据中的仿真和检测结果表明:在电离层杂波背景中,协同检测算法性能优于恒虚警方法。     

用MUSIC算法解决海杂波背景下相干源探测问题

强海杂波背景下进行相干源检测是舰载高频地波雷达(HFSWR)进行海上目标探测面临的一个主要问题.本文利用对称阵列法对阵列输出信号的协方差矩阵进行了重构,以解决相干源引起的降秩问题,在此基础上通过对背景噪声的预白化处理来抑制一、二阶海杂波.MUSIC算法对实录海杂波数据处理结果表明,这种方法可以从展宽的一阶海浪谱中分辨出各相干信号源的方位信息.