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.     

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。     

天波雷达电离层相位污染模式认知与分析

电离层相位污染模式认知是天波超视距雷达电离层污染校正准确性的基础。由于电离层的复杂性和模式的不准确性，已有算法在实测数据处理中校正效果不佳。为了提高电离层相位污染校正的准确性，对电离层相位污染模式的分类开展研究，给出电离层相位污染统一模型，分析了3种不同模式的电离层相位污染对海杂波回波多普勒谱一阶Bragg峰的影响，仿真分析验证了3种相位污染均使海杂波回波多普勒谱一阶Bragg峰展宽，将纯正弦模式的相位污染进一步细化分类，为电离层相位污染的分类校正方法研究提供参考。     

电离层电波传播相位污染校正

电离层电波传播相位污染使天波超视距雷达（OTHR）接收的回波信号谱扩展。采用合成孔径雷达（SAR）成像中的相位梯度算法（PGA）来校正相位污染，PGA算法要求所处理的各个分辨单元（这里包括方位和距离单元）具有相同的相位误差，但当对于电离怪空间变化剧烈，或OTHR距离和方位分辨率比较粗时，相邻单元的相位污染不完全相同，这里PGA方法不适用。针对这种情况，考虑相位变化不可能非常剧烈。可用低次多项式表示时，采用最小熵搜索方法，分别校正各单元的电离层相位污染。最后采用我国录取的OTHR实测数据验证，表明这两方法的校正效果良好。     

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。     

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。     

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。     

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。      

天波超视距雷达瞬态干扰抑制

天波超视距雷达(OTHR)电波通过电离层折射作下视探测,具有观察距离远,观察范围广的特点.但由于采用HF频段,且电波传播环境复杂,不仅海(地)杂波强,而且有很强的干扰,如电台干扰、工业干扰、冲击噪声、闪电冲击和流星余迹回波等.干扰分长时间干扰和瞬态干扰,瞬态干扰持续时间短、强度大.本文首先讨论OTHR接收到的瞬态干扰的特点;然后讨论了瞬态干扰的滤除方法,即采用特征分解方法滤除海杂波,或在频域直接滤除地杂波,检测出瞬态干扰的位置后,在原始信号中挖除存在瞬态干扰的回波点,并用预测内插的方法,消除瞬态干扰谱对目标掩盖作用,使目标特别是舰船目标能被检测出来;最后通过实测数据的检验.     

行波扰动对天波雷达慢速目标检测影响研究

利用电离层行波扰动(Traveling Ionospheric Disturbances,TIDs)模型,仿真分析了不同尺度TIDs引起的超视距雷达(Over the Horizon Radar,OTHR)地海杂波频谱频移、展宽以及对舰船目标检测的影响.结果表明:小尺度TIDs引起的附加多普勒频移幅度较小,但随时间变化较快,S形曲线扭曲较为严重,对OTHR影响主要表现为多普勒频移;中尺度和大尺度TIDs引起的附加多普勒频移相对于小尺度TIDs的有所增加,但随时间变化减缓,S形曲线扭曲程度减小,除引起地海杂波多普勒频移外,同时引起杂波频谱展宽,影响舰船目标检测.同时,还给出了不同尺度TIDs引起的海杂波频移、展宽抑制方法,经仿真验证,上述算法有效.     

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。     

利用外部参考源改善OTHR的数据处理

天波超视距雷达(OTHR)由于测量位置分辨率低、电离层瞬时变化引起探测到的目标数据存在不确定性,以及电离层多模引起回波信号的多路径效应,使得相关跟踪处理工作非常困难。该文讨论了OTHR斜坐标转换到大地坐标可能引起的误差,给出了大地坐标系下的基本修正公式。并根据已知外部参考源(如信标、应答机或岛屿等)的回波信号,探讨了一种提高雷达测量值位置配准精度,同时也能有效地消除电离层模式模糊的处理方法。     

多项式建模解电离层相位污染阶数选择新方法

电离层相位污染使天波超视距雷达杂波频谱展宽,影响舰船等低速目标检测.针对这一问题,近年来发展了基于分段多项式相位建模和高阶模糊函数的(HAF)解电离层污染算法,如何合理地选取模型阶数是该算法的核心.给出了两种改进的自适应多项式建模阶数选择方法.并利用仿真方法进行了验证,结果表明:基于高阶模糊函数变换性质的频域和时域阶数选择方法的计算量较现有算法有较大提高,且频域法可在较低信噪比下准确判断多项式阶数.     

通道失配对超视距雷达DBF副瓣电平的影响

在超视距雷达中,需要经过FFT来获得距离信息。FFT对于正弦信号而言中匹配滤波器,随着积累时间的增加匹配滤波器的带宽会随之减少,不同距离单元的幅相不一致性与不同的频率相对应,随着FFT点数的增加,每个距离门对应的带宽会不断减小,带内的起伏会随之减小。同一距离门之间的幅相误差趋于固定。经过校正后,DBF的性能也会有提高,超视距雷达对接收通道频响一致性的要求将有所放松。     

舰载高频OTH雷达回波的实时模拟

针对舰载高频地波OTH雷达回波模拟的需要,从发射和接收基带信号相位的角度研究目标回波及海杂波实时模拟的方案。模拟时不但要保证真实性,还要保证实时性,即要保证模拟方案的计算量不能过大。考虑到上述要求,提出了将发射基带信号根据需要适当延时得到接收基带信号,并将目标多普勒信息与其叠加。对该方案分析表明,尤为适用于舰载OTH雷达海杂波的实时模拟,并给出了模拟结果,与实际采集的海杂波对比表明,该方案的模拟效果较好。