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.     

空间目标监视雷达大气折射修正技术研究

无线电波在大气层中传播时,大气介质的不均匀分布会对电波产生折射效应,从而影响雷达的探测精度。对于航天目标的雷达探测,影响无线电波的介质主要是电离层。本文利用实时TEC数据同化的方式,建立了电离层电子密度现报模型,实现了电离层折射率剖面的实时构建。在此基础上,利用射线描迹法完成了航天目标雷达探测的折射误差修正。结果表明,相对于单纯使用电离层经验模型-国际参考电离层(International Reference Ionosphere, IRI)模型,利用电离层同化现报模型建立的电离层折射率剖面可大大提高折射误差修正的精度。     

电离层多普勒探测实验研究

为了更加深入地研究电离层的多普勒特性,采用中国电波传播研究所自主研制的电离层多普勒探测实验设备,在山东青岛以10 min工作周期观测获得中纬高频电离层多普勒频移随频率变化的结果．电离层探测中采用了独特的时间交叉技术,通过快速傅里叶变换处理,在每个探测频率上能够提供±2.5 Hz多普勒频率范围0.039 Hz的多普勒频谱分辨率．通过探测结果分析,发现白天多普勒频谱不断地发生变化,f_oF₂处的多普勒频移与f_oF₂变化率密切相关．介绍了观测到的电离层扰动及扩展F层电离图．这里介绍的时间交叉技术也适用于其它类型的电离层探测和其它方面的研究应用．     

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.     

基于IAVOA-GRU网络的高频地波雷达电离层杂波预测

电离层杂波的精确预测对提升高频地波雷达的探测性能具有重要作用。提出了一种基于改进非洲秃鹫优化算法优化门控循环单元(Improved African Vultures Optimization Algorithm Optimization Gated Recurrent Unit, IAVOA-GRU)网络的电离层杂波预测方法。首先,依据电离层杂波的混沌特性,通过相空间重构方法对接收到的电离层杂波进行相空间重建,构建GRU网络的输入、输出样本集;然后,利用IAVOA对GRU网络的隐层节点数、迭代次数及初始学习速率3个超参数值执行优选;最后,重新训练优化后的GRU网络,并进行预测。实测结果表明,相较其他6种对比预测模型,所提出的IAVOA-GRU网络模型具有较高的预测精度和可靠性,为有效改善高频地波雷达的探测性能提供了一种思路和方法。     

天发船收高频雷达海面目标回波建模

天发船收高频雷达系统中,由于电离层随机扰动和接收船六维摆动运动影响,目标回波空时谱发生展宽和形变,严重影响雷达探测性能。本文对天发船收高频雷达海面目标回波建模问题开展研究,首先分析了动态空间几何关系变化下目标回波的多普勒频移特性,建立了理想条件下的空时目标回波模型;在此基础上,引入电离层不规则体和六维摆动空时相位扰动影响,分别构建电离层随机扰动相位仿真器和六维摆动扰动相位模型,进而建立了天发船收高频雷达扰动目标空时回波模型,实验数据验证了模型的有效性。     

电离层Es 层对天波超视距雷达性能影响研究

电离层突发E 层(Es 层)是我国夏季经常出现的一种电离层不均匀结构。文中提出了一种基于背景电离层特性的Es层电子浓度分布模型,开展了电离层Es 层对天波超视距雷达影响的仿真分析,获得了雷达探测威力特性分布。试验仿真表明,该方法与实际情况的一致性较好。电离层Es 层模型可以为天波超视距雷达性能评估和决策支持提供理论依据。     

加热电离层区域对高频波特性的影响研究

利用二维磁化电离层欧姆加热数值模型和离散电离层背景下的射线追踪模型,对穿过高频加热电离层区域的超视距雷达(OTHR)诊断电波的波特性(主要是doppler频移和相位偏移)进行定量的分析,得到了在加热开机2 min内的诊断电波doppler频移和相位偏移的模拟结果.并结合国外相近参数的试验结果进行对比分析,给出了初步结论.     

高频海态监测中几种电离层杂波特性及成因分析

电离层杂波是制约高频海态监测雷达探测性能的因素之一,为进一步深入分析电离层杂波特性及成因,提出了对电离层探测信息的杂波分析方法.该方法在传统利用雷达回波进行分析的基础上,引入电离层垂直探测信息,综合应用电波传播理论,对电离层杂波进行分析.给出了常规F层杂波和出现概率较高的Es层强杂波、“微笑”型杂波的特性及产生机理.通过仿真分析和试验数据验证,证明上述分析方法和结果有效,可为电离层杂波抑制提供支撑.     

电离层垂直探测中扰动观测模式研究

电离层高频反射回波的多普勒频移观测是研究电离层扰动的一个重要方法.利用电离层垂直探测中的组合脉冲控制和回波相位测量分析方法,开发并实现了一种电离层扰动观测模式.实验观测表明,新开发的观测模式在电离层高频反射回波为窄带信号的情况下,可实时获得高精度多普勒频高图,并给出电离层扰动速度的时空变化曲线,能够满足电离层扰动观测研究的需要.     

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。     

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.     

Over-the-Horizon radar in the HF band

Over-the-horizon (OTH) HF radar using sky-wave propagation via refraction by the ionosphere is capable of detecting targets at distances an order of magnitude greater than conventional microwave radar limited by the line of sight. Some of the characteristics, capabilities, and limitations of OTH radar based on the experience of the MADRE radar as developed by the Naval Research Laboratory are described. Also discussed is the application of OTH radar to air-traffic control and to the remote sensing of sea conditions.     

天波雷达电离层信道建模

以三维射线追踪和相位屏/衍射方法为基础,建立了天波雷达电离层信道模型.首先,将国际参考电离层模型和国际地磁参考场模型集成到三维射线追踪计算中.为满足天波雷达双程信道建模的需要,提出了一种新的收发射线匹配算法.利用相位屏/衍射方法直接计算信道双频、双点、双时相关函数,得到了强闪烁下的随机信道冲击响应函数,对其进行修正,使其也适用于弱闪烁情形.最后,对匹配的收发射线对应冲击响应函数进行二维卷积,并计入信道损耗,得到天波雷达双程信道模型.该信道模型可用于天波超视距雷达信号建模和后续信号处理的研究.     

天波雷达舰船目标探测能力仿真分析

为定量地评估海杂波背景下天波雷达的探测能力,基于信号检测理论和雷达方程,建立了天波雷达舰船目标探测能力仿真模型。基于Barrick高频雷达海洋回波截面方程,考虑电离层和洋流影响,构建了海浪散射系数仿真模型并给出了仿真方法。最后,仿真分析了各种参数对天波雷达探测能力的影响。结果表明,探测距离越远、风速越高、风向角越大、工作频率越大,电离层污染越严重探测能力越差,而洋流速度变化时探测能力基本不变。     

提高高频雷达带宽的多载波技术研究

天波雷达工作在高频段,其工作带宽受电离层特性和人工信号干扰的限制,工程信号带宽一般只有十几千赫兹。利用多输入多输出(MIMO)原理,研究发射一组正交多载波调制的带宽为十几千赫兹的线性调频(LFM)信号照射目标,在接收端经匹配滤波和等效发射波束成形技术重建这一组回波信号成宽带信号,以增大雷达系统信号带宽。理论分析表明:在不考虑高频雷达多模多径情况下,发射N个频率间隔f_p=B的正交多载波调制LFM信号,在接收端采用匹配滤波和空时信号处理技术,将使接收信号带宽提高大约N倍。采用Watterson短波信道模型的仿真结果验证了理论分析的正确性。这表明在高频雷达多径环境不严重时,采用该方法可以提高雷达的距离分辨力。     

对电离层慢相径调制干扰去除算法的优化

本文就已提出的一种电离层慢相径调制干扰抑制改进算法进行优化.在理论分析慢相径调制干扰的基础上,对算法进行了两方面优化:两个一阶Bragg峰得到的电离层扰动信息的动态加权;采用迭代处理方式.仿真处理验证了理论分析结果,又表明:该算法可以仅通过单批积累周期数据来实现多普勒谱质量改善,这对于提高机动目标发现概率是大有裨益的.     

各向同性电离层低频一跳天波时延特性研究

低频天波的准确预测对于低电离层探测、远程导航授时具有重要意义。该文基于传统“波跳”理论和FDTD方法对地-电离层波导中天波传播时延特性进行研究。结合天地波时域分离技术,给出了100 kHz载频罗兰-C信号在均匀/指数渐变各向同性电离层条件下,距发射台200 km范围内采用两种方法计算的一跳天波时延随收发距离的变化规律。与“波跳”理论相比,该方法可同时考虑地面不规则、电离层昼夜参数分布不均匀的影响,计算精度更高。