对海防御的高频天波超视距雷达

高频天波超视距雷达利用电离层反射可以探测到800～3000km距离外的运动目标。本文对超视距雷达探测舰船的能力进行了讨论,说明了天波超视距雷达在防御航空母舰等海上目标中的重要作用。     

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。     

一种改进的天波雷达海杂波循环对消算法

在天波超视距雷达中,舰船等慢速目标的频谱通常靠近强大的海杂波谱,检测难度大,在短相干积累条件下,回波频谱的多普勒分辨率降低,进一步增加了目标检测难度。目前的海杂波抑制方法主要是循环对消法,但是传统的循环对消方法仅通过傅里叶变换后最大谱线来估计频率,频率估计精度不高,杂波残留严重,而且容易将目标信号也对消掉。针对该问题,提出了一种改进的循环对消算法,该算法中,首先给出了短相干积累下海杂波频率的高精度估计算法,利用最大的3根谱线进行插值来对粗估计得到的频率进行校正,从而精确估计海杂波频率,在此基础上估计时域的海杂波信号;为了避免将目标信号也对消掉,进一步给出了海杂波的频率界限,只在杂波界限内进行海杂波循环对消;与传统算法相比,所提算法能够对海杂波参数进行高精度估计,从而减少了对消过程中剩余杂波的能量,有利于舰船目标的峰值显露,而且杂波频率界限的使用能够避免将目标信号对消掉,提高了目标的检测效能。仿真和实测数据处理结果均表明,与传统循环对消法相比,所提算法能用更少的对消次数凸显出舰船目标,而且残留杂波能量更低。     

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短CIT条件下自适应舰船目标检测方案

针对在短相干积累时间（CIT）条件下,天波超视距雷达（OTHR）的多普勒频率分辨力和相干积累处理增益降低,导致对低可探测大中型舰船目标检测性能下降的问题,提出一种综合自适应海杂波抑制、重构并检测舰船目标信号的PHM方案。该方案首先利用峰值信噪比（PSNR）-高阶奇异值分解（HOSVD）算法进行自适应海杂波抑制,使信号稀疏化并减少后续检测环节中的虚警;然后利用改进的正交匹配追踪（MOMP）算法进行重构和检测舰船目标信号,改善对目标的检测性能,并提升检测结果中舰船目标的多普勒频率准确度。仿真分析和实测数据处理结果验证了PHM方案的有效性。      

天波超视距雷达空域干扰抑制

天波超视距雷达杂波会妨碍自适应波束形成抑制副瓣干扰."空阔区"脉冲压缩后作副瓣相消可以改善干扰的影响,而降维的旁瓣相消降低了算法的计算量.分析了所提方法的性能,仿真试验验证了所提方法运算量相对较少,干扰抑制效果好的特点.     

天波超视距雷达的光纤传输系统

本文介绍了我国自行研制的实战型可搬迁式天波超距雷达的模拟中频信号、控制、波控及中频采样的Ｉ／Ｑ数字信号光纤传输系统。通过试验证实，系统设计合理，技术性能达到雷达系统总体要求，为我国雷达领域的光纤传输技术的实验工程应用闯出了一条路子。     

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。     

一种基于压缩感知的天波超视距雷达短时海杂波抑制方法

针对传统时域对消方法在短时条件下杂波重构精度低、抑制性能差的缺陷,该文提出一种基于压缩感知的天波雷达短时海杂波重构及抑制方法。首先对天波雷达短时回波模型进行了建模,在此基础上分析了利用压缩感知进行短时海杂波重构的合理性;其次分别从基于复冗余正弦字典的回波稀疏表示、基于降维字典的传感矩阵表示和基于改进的正交匹配追踪算法的杂波重构及抑制3个步骤对所提算法进行了详细阐述;最后进行了计算机仿真分析和实测数据验证。相关结果表明,在短时条件下,所提方法较传统时域对消方法和子空间类抑制方法具有较优的杂波抑制性能和工程应用价值。     

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。     

二维阵列超视距雷达的选频方法

该文提出一种通过预测到达任务区域路径信噪比,自适应地为天波超视距雷达选择工作频点的方法。利用2维阵列的俯仰维分辨能力,克服了传统方法无法从返回散射电离图中分离多模/多径信号的缺陷。雷达通过电离层探测设备和2维接收阵列,获取返回散射数据、环境干扰数据和电离层状态数据。然后利用电离层模型和状态数据,推算各频点对任务区域的照射路径。运用2维自适应波束形成抑制环境干扰噪声,并处理返回散射数据以预测各路径回波强度。最后计算各频点路径在脉冲压缩后的信噪比,选择信噪比最大值的频率为最优工作频点。     

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。     

基于复数据经验模式分解的天波超视距雷达瞬态干扰抑制

针对目前大多数瞬态干扰抑制方法需要先抑制海(地)杂波,计算复杂度高等问题,该文提出了一种基于复数据经验模式分解(CEMD)的天波超视距雷达瞬态干扰抑制方法。该方法在CEMD分解雷达回波信号后,同时完成瞬态干扰的检测、挖除和数据重构。它的主要优点是无需抑制杂波,也不需要通过自回归(AR)模型预测恢复数据,运算量小,实用性强。实测数据处理结果表明：该方法可以有效地抑制瞬态干扰。     

基于相似性传播的天波雷达多路径量测聚类

电离层多层结构特性使得天波雷达(OTHR)与目标之间存在多条信号传播路径,进而可能对单目标产生多路径量测。该文考虑了天波雷达多路径量测聚类问题,其需要同时对多路径量测进行电离层传播路径辨识和聚类。由于天波雷达量测模型假设1个目标通过1种电离层传播路径至多产生1个量测,因此需要考虑多路径聚类约束。该文将相似性传播聚类扩展到多路径约束模型,并提出一种新的多路径相似性传播聚类算法。该算法通过构建多路径量测聚类的概率图模型,将聚类问题转化为概率图模型隐变量的推断问题,采用最大和置信传播算法近似求解聚类变量的最大后验概率。算法优点包括可以自动识别聚类团数目,单次消息传播的时间复杂度为量测个数和传播路径个数乘积的平方。仿真实验分析表明,所提算法较多路径多假设聚类算法具有更好的聚类性能。     

基于相参处理的机载雷达舰船检测方法

机载雷达舰船目标检测主要在海杂波背景下进行,受海杂波影响大,常规非相参积累检测没有充分利用目标和海杂波的特性差异,检测性能有待提升。文中对机载雷达杂波特性、目标特性进行了理论分析建模,提出了基于相参处理的舰船目标检测架构,该方法综合干扰抑制、相参积累、杂噪识别和分区检测进行相参处理,在距离、多普勒平面有效识别海杂波和噪声区域的基础上实现匹配检测。最后基于实测数据进行了分析验证,显示了很高的工程应用价值。