高频地波雷达系统优化控制的研究与建模

现代电子工业技术的发展使高频地波雷达的功能不断扩增,导致雷达系统控制十分复杂。因此,需要通过系统的性能评估、优化及智能控制使之能够在各种情况下发挥其最大效能。依据高频地波雷达的特点和探测目标类型进行系统建模仿真。考虑不同模糊控制方法在高频地波雷达系统中的可行性,将遗传算法和粒子群优化算法等方法与模糊控制结合实现对雷达系统的优化控制。通过对雷达信号频率、功率和相参积累时间的模糊控制达到期望的工作性能。利用Matlab设计GUI控制界面。     

高频地波雷达系统优化控制的研究与建模

现代电子工业技术的发展使高频地波雷达的功能不断扩增,导致雷达系统控制十分复杂。因此,需要通过系统的性能评估、优化及智能控制使之能够在各种情况下发挥其最大效能。依据高频地波雷达的特点和探测目标类型进行系统建模仿真。考虑不同模糊控制方法在高频地波雷达系统中的可行性,将遗传算法和粒子群优化算法等方法与模糊控制结合实现对雷达系统的优化控制。通过对雷达信号频率、功率和相参积累时间的模糊控制达到期望的工作性能。利用 Matlab设计 GUI控制界面。     

高频地波雷达系统性能仿真软件的设计与实现

雷达系统建模和仿真为优化系统设计、评估系统性能提供一个良好的环境和手段.根据高频地波雷达对海探测机理和工作特点,综合考虑系统参数、地波传播特性、海态、环境噪声、海杂波等因素对雷达系统探测性能的影响,建立了高频地波雷达系统性能仿真的主要模型和仿真软件体系结构,运用MATLAB设计实现了具有图形用户界面(GUI)的高频地波雷达系统性能仿真软件HFSWRsim,并进一步用此软件仿真系统对雷达系统探测性能进行仿真分析.     

高频地波雷达工作环境对系统性能影响的分析

与常规微波雷达不同,高频地波雷达的工作体制和特点使其探测性能更多地受到外部环境因素的影响.基于高频地波雷达对海探测机理,推导了高频地波雷达方程,并综合考虑系统参数、地波传播特性、海态、环境噪声、海杂波等因素对雷达探测性能的影响,建立了用于高频地波雷达系统仿真的主要模型,对影响雷达系统探测性能的有关因素进行了仿真和分析.据此建立的仿真系统,为优化系统设计、评估系统性能提供了一个良好的环境和手段.     

T/R-R高频地波雷达舰船探测范围分析

基于目标回波和海杂波、大气噪声相对强度,理论分析及仿真研究了T/R-R高频地波雷达系统对舰船目标探测范围。分别分析了单基地(T/R)、双基地(T-R)高频地波雷达方程;基于T/R、T-R雷达系统海杂波理论模型,仿真了高频地波雷达一、二阶海杂波谱;提出了计算加权平均信杂比方法,从信杂比的角度分别确定T/R、T-R高频地波雷达系统的探测范围,T/R-R高频地波雷达系统的探测范围为T/R和T-R系统探测范围的组合。     

中频带通采样雷达噪声频谱在线监测方法

根据线性调频中断连续波(FMICW)特点,设计高频地波雷达波形参数,实现对对象距离、速度和目标的探测,环境噪声和外部干扰频率直接影响雷达工作频率质量.研究了采用带通采样的方法,实现HF雷达噪声频谱在线监测的原理,以及频谱监测的波形设计和系统实现.使用浙江舟山实验数据进行在线处理,为雷达选择优质工作频率提供了依据,证明方法可行.     

舰载高频地波雷达(OTHR)平台运动对回波信号调制机理的研究

 本文基于高频地波舰载OTH(Over-The-Horizon)雷达后向散射回波信号的物理模型,在理论上分析并导出了揭示雷达平台运动、雷达系统参数、目标物理属性以及目标运动特性之间内在联系的舰载高频地波OTH雷达回波信号在Doppler域里的频谱展宽方程;深入分析了高频地波舰载OTH雷达平台运动对雷达回波信号高频相位的调制机理及平台运动对回波信号Doppler频谱结构的影响;推导了雷达平台运动与不同物理尺寸目标及不同运动状态目标相互作用的动态几何关系;给出了在雷达平台运动条件下静止面目标、静止点目标及运动面目标和运动点目标的回波信号频谱展宽表达式.这些基本关系式构成了在高频地波舰载OTH雷达系统中对海浪杂波特性和目标特性进行分析和研究及在展宽的一阶Bragg海浪谱中实现舰船目标分辨与检测的重要理论基础.文章最后通过对实测数据的分析与测量,证明了所得出的数学关系式的正确性.     

双基地高频地波雷达系统布站研究

由发射机(T)和接收机(Rm)共站的单基地高频地波雷达增设分置的接收系统(Rb)构成的T/Rm-Rb双基地高频地波雷达系统用于海洋环境监测时,既可测得矢量流速度,又可消除风向模糊性,是目前高频地波雷达的发展趋势之一。该文首次从T/Rm-Rb系统的探测能力与海流测量误差两方面分析最佳基线长度和最佳双基地角范围,从而确定其布站原则,即:在确定T/Rm单基地雷达的位置后,先根据T-Rb双基地雷达设计指标中的最大探测距离和确定基线长度,然后根据T/Rm-Rb系统海流测量误差最小的原则确定最佳双基地角范围,从而确定T-Rb双基地雷达接收站Rb的位置。该布站原则可为双(多)基地高频地波雷达的海洋环境监测应用提供参考和依据。     

数字化高频地波雷达系统优化设计

从高频地波雷达的核心信号系统入手,对传统的模数混合型系统存在的问题进行了分析,提出了一种基于射频直接采样、采用数字化技术和软件无线电技术的雷达系统优化设计方案,并对该方案进行了分析、论述和实际验证。验证结果表明,全数字化高频地波雷达系统的灵敏度、线性动态范围和系统信噪比等重要性能指标均明显优于采用模数混合技术的高频地波雷达系统。     

便携式高频地波雷达东海洋山海域探测深度试验

为了验证采用紧凑型接收天线的便携式高频地波雷达系统(OSMAR-S)的探测性能,于2007年11月在洋山海域进行了OSMAR-S与其他海洋测量设备的现场探测对比验证试验。试验设计了定点固定水深测量与坐底剖面测量相结合的连续现场对比监测方式,把雷达获得的表面流探测数据与其他设备得到的不同深度的海流观测数据进行对比。通过试验数据分析,OSMAR-S系统的探测深度和精度都得到了验证,能够满足实时监测海洋表面流的需要。同时试验也填补了高频雷达探测深度没有试验验证的空白。     

FMICW高频地波海况监测雷达海洋回波信号仿真模拟检验系统

该文给出一种调频中断连续波(FMICW)高频地波海况监测雷达的仿真模拟检验系统。该系统基于FMICW高频地波雷达的工作机理,以及一阶和二阶Bragg-Doppler谱的反演原理,利用直接数字合成的技术仿真出海洋雷达回波的模拟信号,以供雷达的校准与定标之用.该系统已与FMICW高频地波雷达测海系统进行了联机测试,得到了预期的效果。     

高频地波雷达技术及其发展趋势

介绍了高频地波雷达的功能、系统组成和工作机理,分析了国内外高频地波雷达的发展状况,并介绍了国内民用高频地波雷达的应用情况,最后给出了高频地波雷达的发展趋势。     

高效紧凑的高频地波雷达天线阵列设计

分析了高频地波雷达阵列单元天线和阵列的设计原理,提出并成功设计出了一套高效紧凑、一发八收、收发共用的高频地波海洋环境监测雷达天线阵列.计算机模拟和现场试验结果说明了本文设计方案的合理性.     

高频雷达工作频率优选方法研究

高频雷达能够实现对视距外目标的探测和跟踪,有广泛的军事应用前景.随着高频雷达的不断发展,雷达工作频率优选方法成为一个重要研究课题.提出了基于信杂比最大的高频地波雷达工作频率优选准则,并对准则中的地波传输损耗和目标的雷达截面积与雷达工作频率的关系进行了讨论,最后得出频率优选方法.该方法能够针对不同类型的探测目标选出雷达最优的工作频率,对高频雷达设计和运用具有指导意义.     

用DSP和CPLD实现的雷达发射机监控系统

现代雷达大量采用高密度、小型化的大规模集成电路,雷达系统性能显著改善,但同时也使人工操作和故障检测变得十分复杂和困难。因此有必要在雷达系统内设置监控系统,以实现雷达操作的自动化和设备故障的自动监测。发射机监控系统作为高频地波雷达远程监控系统的重要组成部分,它的研制有利于提高雷达的智能化水平,增强系统的安全性、可靠性和可维护性,为最终实现无人职守雷达站奠定了基础。     

高频地波雷达目标检测性能与频率关系研究

高频地波雷达探测目标时是通过监视外部噪声电平来选择工作频率,其缺点是无法达到最佳的目标检测性能。为解决该问题,文中基于高频地波雷达方程分析了影响目标检测性能的各种因素,提出一种通过目标信噪比(信杂比)与工作频率之间关系的仿真计算来选择工作频率的方法。运用该方法选择工作频率能够获得较好的目标检测性能,并针对高频地波雷达探测不同类型目标时的频率选择问题进行了仿真及结果分析,并得出了相应的结论。     

小型化高频地波雷达舰船目标检测方法

针对OSMAR2003型小型化高频地波雷达系统的目标检测问题,讨论了对小型化高频地波雷达系统低信杂比回波信号的优化处理过程,给出了一种峰值检测后同时在距离域、多普勒域和波束域进行联合的三维联合恒虚警( CFAR)目标检测方法,利用高分辨力测向算法对检测到的目标进行方位估计,然后利用最邻近法进行目标关联得到目标点航迹,最后结合小型化高频地波超视距雷达的实测数据验证了三维CFAR检测器的有效性。     

高频地波雷达相位补偿系统

OSMAR2000采用的是“一发八收,收发共用”模式的相控阵高频地波雷达.为了扩大其探测的范围,在新的雷达系统中将采用多发多收的模式,从而导致当信号通过通道后,信号的相位会因受到通道的调制而发生改变,使得雷达无法正常工作,因此需要对通道的相位进行实时监控和补偿.在参考了低频段的相位测量原理和射频段的相移电路的设计理论的基础上,该文提出了基于差分放大器、容阻和容感器件的高频地波雷达收发通道的相位控制系统.     

一种新体制的高频地波雷达设计与实现

传统高频地波雷达接收机与天线阵列由长电缆连接,存在成本高、架设难、不易维护等问题。本文提出了一种新体制的高频地波雷达系统,该系统将多通道接收机分为多个装配在接收机天线附近的独立的单通道接收单元,接收单元与天线之间采用短电缆连接模式,各个接收单元之间通过GPS/北斗进行时钟同步,通过无线方式进行参数配置和数据传输。在完成单通道接收单元设计与实现后,通过闭环实验和海边现场实验对整个新系统进行了检测,得到了稳定的海洋回波,证明了新体制雷达系统的可行性。     

高频地波雷达电波环境特性分析

为分析高频电波传播环境对地波雷达探测性能影响,在地波雷达探测方程基础上,结合高频电波环境模型,对影响地波雷达探测性能的海面环境、电离层环境和电磁环境等因素进行了详细分析.分析结果为地波雷达系统设计、操作使用提供参考.