高频地波雷达频谱监测系统的前端电路设计

利用超外差式接收和直接数字合成(DDS)技术设计了高频地波雷达频谱监测系统的前端电路．该电路能够根据雷达探测距离的远近选择相对应的噪声信号接收频段,为后续的数据采集与处理提供噪声电平数据．实验证明：本系统的跳频本振信号信噪比(SNR)优于60dB;对输入信号具有60dB左右的增益和1μV的灵敏度,满足了武汉大学研制的下一代高频地波海态监测雷达对频谱监测的需要．     

区域生长法在扇形滤波器参数选择中的应用

针对相控阵探地雷达回波信号数据量大，目前人工选择扇形滤波器参数效率低这一问题，提出了将雷达回波信号的频率一波数谱作为一幅灰度图像，利用区域生长的图像分割方法自动确定滤波参数，以进行扇形滤波，并除去直达波及噪声干扰．对一组实测数据进行处理，结果显示区域生长法在扇形滤波器参数自动选择中的有效性．     

一种改进的探地雷达回波信号的奇异性检测

利用相邻道信号具有相似性的特征，对探地雷达回波信号，采用地震勘探奇异性检测的方法，运用二进小波变换的模极大值，提出了一种改进的、基于相关道奇异性检测的算法并予以实现．分别使用原小波变换奇异性检测算法和相关道奇异性检测算法，对一组探地雷达正演分层回波数据进行处理．处理结果表明，改进的方法较原方法能够更准确地检测出探地雷达回波信号的奇异点，能更好地去除噪声和其他因素对信号的干扰以及发现地下异常．改进算法对奇异性检测具有显著的优越性，为目标识别和图像重构等后继处理提供了有力的支持．     

时间尺度域匹配滤波器的设计与实现

根据地震褶积模型，设计并实现了应用于探地雷达回波信号检测的时间尺度域匹配滤波器，利用小波变换的时间定位性和尺度伸缩性，检测出雷达接收信号中单个反射子波的位置与强弱信息，利用已知的雷达发射子波模型还原回波信号，达到了滤除噪声、最佳接收的目的．通过用传统相关匹配滤波方法和本方法对探地雷达接收数据进行比较试验发现：当信噪比比较低时，传统方法已经不能准确地检测出雷达子波，而本方法仍能准确的检测出90％的雷达子波．这表明，本方法具有更好的子波检测和滤波性能．     

新型电离层斜向返回探测系统接收机设计

设计了基于VXI总线的中频数字化短波雷达接收机，用于相位编码脉冲压缩雷达体制的新型电离层斜向返回探测系统．采用了真对数放大器和16位AD变换器实现大动态范围，正交数字双通道零中频匹配滤波处理信号，内置可闭锁接收机的高速电子开关．试验表明，真对数放大器能有效改善接收机动态范围；对比原系统使用过的VX13250接收机性能指标，证明新接收机适合新一代系统探测需要．收发隔离和闭锁功能良好、结构紧凑、全软件操作控制．     

高频地波雷达天线阵列的自校正

针对高频地波雷达回波信号是一维信号的特点，构造了任意形状的三角形阵列，将理想情况下用于二维到达角估计的空时DOA矩阵法进行了推广，使其能适用于存在幅相误差的阵列．利用将推广的空时DOA矩阵法用于一维到达角估计时产生的冗余信息，构造方程组．通过解方程组得到天线阵列间幅度和相位误差，从而实现高频地波雷达通道的幅相自校正．对模拟数据与实测数据的处理结果均证实了本方法的有效性.     

Wigner高阶矩谱在分析相控阵探地雷达数据中的应用

将一种改进的Wigner高阶矩谱应用于相控阵探地雷达数据分析，研究了不同时频方法、参数、相位对时频图的影响，实验结果表明利用Wigner高阶矩谱良好的时频特性解决了传统雷达数据信号分析方法要求信号分布是高斯的、平稳的、最小相位的问题，通过解析预处理和加核函数克服了其他时频分析方法时频集聚性差、分辨率低、频率混叠、交叉干扰的缺陷．说明该方法能有效分析相控阵探地雷达数据．     

高频地波雷达接收天线效率对回波信噪比的影响

针对高频地波雷达天线小型化过程中，天线效率降低使接收回波信噪比减小缺乏定量描述的问题。通过对高频频段外部大气噪声以及天线、传输线和接收机引入的内部噪声的分析，推导出了高频地波雷达接收天线效率与接收系统输出信噪比的关系式，并利用此关系式计算出了一定参数下不会降低雷达探测指标的效率范围．经过在以上效率范围内，使用低效率小型化接收天线实测的海洋回波谱，证实了其效率不影响雷达的探测指标．说明了本文得到的关系式的实用性，为高频地波雷达接收天线的小型化设计提供了理论依据．     

DDS芯片AD9854的噪声分析与应用

通过离散傅立叶变换和傅立叶变换得到了直接数字合成(DDS)的相位截断杂散、背景噪声和非线性杂散分布规律，并且用AD9854设计了高频地波雷达频率综合器。设计中根据DDS噪声分布特点从电路布局和控制字设定两个方面进行了改进，减小了DDS的主要杂散。实验证明，该方法提高了高频地波雷达发射信号的无杂散动态范围(SFDR)约10dB，增大了高频地波雷达的探测距离。     

强海杂波背景下的舰船目标检测

根据宽波束高频地波雷达用于探测海上舰船目标的要求，分析了目标的检测背景并对其中海杂波和噪声的统计特性进行了蒙特卡洛仿真，发现宽波束条件下海杂波和噪声具有类似威布尔分布的特性．利用硬目标在距离一多普勒二维平面上产生单尖峰的特点，提出了利用几种常见的恒虚警率检测并结合峰值检测，对实测数据进行二维独立双门限检测的方法．实验结果表明，几种常见的检测方法在给定虚警率为10^-4的条件下检测概率均能达到80％以上，检测效果比基于相位的检测法有了很大的提高，能够较好地满足硬目标检测的要求．     

奇异值分解在海洋回波多普勒信息提取中的应用

运用矩阵奇异值分解原理,分析了功率谱估计对探测海洋表面信息和硬目标信号的意义,对接收信号的自相关矩阵进行分解以提高谱估计的分辨率,并将处理后的方法对实测数据进行功率谱的估计,与处理前的回波谱图进行比较,实验证明,得出的奇异值分解方法可以改善多普勒回波功率谱的性能,满足高频地波雷达的目标探测要求。     

基于脉间频率步进信号的高频地波雷达回波信号处理

针对高频地波雷达探测海面低速移动目标的要求，研究了脉间频率步进高频雷达接收系统的结构，给出了回波信号的采集方式，推导出了相应的数学解析式；分析了利用滑动时间窗方法和二次FFT算法提取目标信息的原理，给出了获得目标的距离谱和速度多普勒谱的方法。模拟结果表明，该信号采集方式和处理方法能够保证系统要求的距离和速度分辨率，提高回波的信噪比，并能准确获得目标的距离和速度信息。研究结果为脉间频率步进高频雷达的设计提供了依据。     

四阶累积量的MUSIC算法在海流测向中的应用

针对高频地波雷达系统OSMAR2000海流测向中海流元数不易估计的问题，利用四阶谱累积量MUSIC算法的空间谱结构特点，采用试探法确定信号源数并估计信号源的位置．通过对模拟海流和实测数据的处理实验表明，利用该算法可以较准确地估计出海流元的个数和方位，并且比传统MUSIC方法获得更小的角度估计方差，有效地反演了海洋表面流信息．     

MUSIC算法在相干探海雷达中的应用

根据海杂波的频谱特性,运用对称阵列方法中提到的思想对传统的MUltiple SIgnal Classification (MUSIC)算法进行了两个方面的改进。一是对要进行特征值分解的矩阵进行重构,以解决有相干信号存在的问题;二是把算法推广到频域中执行,以满足目标信号的背景噪声是海杂波的特征。数值模拟的结果表明改进后的算法可以有效地进行相干雷达海洋目标回波的高分辨率空间谱分析。     

高频地波雷达海洋回波数据采集及其处理

根据线性调频雷达技术雷达和Donald E.Barrick提出FM／CW雷达信号的处理方法,研究雷达数据采集系统的组成和领带处理板（TMS320C50和ADSP2181 DSP）的结构、工作原理,以及程序编写。同时分析了提取海洋表面距离的FFT（Cooley-Tukey)算法、数据结构。数据采集系统采用流水线工作方式,由DSP硬件和PC微机组成,应用C／C＋＋高级语言和汇编语言混合编程,实现了数据的实时采集及处理,满足了雷达系统工作要求。     

两种脉冲压缩方法性能比较

根据高频地波雷达探测海洋表面状态参数时,雷达系统要同时具备较高的距离分辨率和速度分辨率的基本原理,结合大范围内的连续目标的特殊性,本文从6个方面比较了线性调频中断连续波与伪随机码调相连续波两种脉冲压缩方法的性能特点,解决了雷达总体设计时工作波形选择的问题。结论指出,考虑到工程实现时设备的复杂程度,海洋探测高频地波雷达,采用线性调频中连续波体制较合适。     

高频地波雷达下的多目标跟踪数据处理

根据高频地波雷达监测海上低速移动目标的要求及该类雷达的特点,提出了一种与高频地波雷达目标跟踪相适应的多目标跟踪数据处理方案。在该方案中对BTC(bayes tracking confirm)方法与BTT(bayes tracking termination)方法进行了改进,解决了上述两种方法在高频地波雷达实际应用中存在的问题。提出了贝叶斯准则与次数判定相结合的跟踪起始和终结方法。模拟结果表明,该方案能够稳定、有效地实现高频地波雷达密集回波下的多目标跟踪。     

尺度小波零树视频压缩编码研究

根据 MPEG- 4对多媒体信息描述的新压缩标准 ,在深入研究尺度小波变换和嵌入式小波零树压缩编码原理的基础上 ,探讨了两种基于小波零树编码的具有连续分辨率的改进视频编码方法 .尺度小波零树编码将低通子带独立编码、其它子带多尺度零树熵编码 ,实现了自然 /合成视频信息的空间 /质量尺度完全可调 .尺度自适应运动补偿小波算法运用自适应步长来减少暂时冗余 ,保证了变码率下的视频传输质量 .     

FMICW雷达海洋回波信号频率间断点和频率混叠的处理

根据Donald E.Barrick提出的线性调频中断连续波（FMICW）雷达信号处理方法,探测海洋表面回波距离、Doppler频移和角度信息。研究了当使用FMICW雷达实现天线的收发共用时,雷达接收和发送矩形脉冲串两项因素引起的频率混叠,以及周期线性调频连续波（FMCW）存在频率间断点对Doppler谱的影响。提出了采用FMICW雷达天线收发共用时,处理频率间断点和频率混叠的方法。利用浙江舟山实验数据进行处理,证明该方法可行。