天波超视距雷达中流星余迹干扰模型

已获得的实测数据表明,天波超视距雷达在3MHz-30MHz的工作频段内存在明显的流星余迹干扰.流星余迹干扰会对天波超视距雷达探测目标的距离和多普勒信息造成负面影响,严重时会影响到天波超视距雷达的正常工作.根据流星余迹的散射特性,结合天波超视距雷达的工作方式,建立了流星余迹干扰模型,为在天波超视距雷达中研究抑制流星余迹干扰技术提供了帮助.仿真结果与实测数据基本一致,验证了模型的有效性.     

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.     

天波雷达欠密度流星余迹干扰抑制算法

针对欠密度流星余迹干扰影响天波超视距雷达目标检测的问题,提出了基于总体最小二乘旋转不变估计信号参数(Total Least Squares-Estimating Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques TLS-ESPRIT)的欠密度流星余迹干扰抑制算法.首先应用复数据经验模式分解估算流星余迹干扰的位置,并将该位置的回波数据组成Hankel矩阵,然后采用TLS-ESPRIT方法求解Hankel矩阵,解得流星余迹干扰的时域回波,最后从回波数据中去除流星余迹干扰的时域回波,得到流星余迹干扰抑制后的回波数据.与现有流星余迹抑制算法相比,该方法减少了流星余迹干扰的残余和提高了目标的信杂比(SCNR).     

天波超视距雷达中瞬态干扰定位方法研究

为了对抗天波超视距雷达中的瞬态干扰,现有时域算法一般有干扰定位、干扰剔除与数据恢复3个步骤,其中干扰定位的精度直接决定了后续处理的性能。目前工程中应用的固定门限方法定位精度不够,而现有文献中提出的方法运算量较大,且对参数的选择较为敏感。针对这一问题,该文提出一种迭代剔除平均检测器。此检测器将判决为干扰的样本点剔除出迭代平均的过程,并采用前-后向检测的定位方法,保证了背景估计与干扰定位的可靠性。天波超视距雷达的实测数据处理结果证明了所提方法的有效性。     

基于小波影响锥的天波雷达瞬态干扰抑制方法

针对瞬态干扰严重影响天波超视距雷达（OTHR）目标检测性能的问题,提出了一种基于小波影响锥的瞬态干扰抑制方法。该方法利用一维离散平稳小波变换确定信号的奇异点（瞬态干扰）,然后将每一奇异点对应的影响锥内的小波细节系数置零,最后通过一维逆离散平稳小波变换重构数据。该方法避免了杂波抑制和插值重构,运算量小,实用性强。对天波雷达实测数据的处理实验表明：提出的方法是有效的。     

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.     

一种天波雷达瞬态干扰抑制方法

瞬态干扰是天波超视距雷达中一类常见的干扰,会降低雷达目标的可检测性,需要加以抑制。文中分析了雷达接收回波的多普勒频率稀疏性,建立了由潜在回波信号构成的过完备字典,使得雷达接收回波在该字典下有稀疏表示形式,同时提出了基于压缩感知的天波雷达瞬态干扰抑制方法。该方法利用压缩感知重构雷达接收回波,由其代替瞬态干扰位置上的原始信号,从而实现瞬态干扰抑制。实测数据处理证明了该文方法的有效性。     

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。     

一种高频雷达流星余迹回波干扰消除方法

流星余迹回波是高频雷达的主要干扰源之一,严重影响了雷达对目标的探测性能,必须加以抑制。该文根据地海杂波与流星干扰在多普勒谱上的差别,提出了用FIR型高通滤波器滤除杂波使流星干扰凸显出来;再根据流星干扰的分布特点分段计算背景噪声均值,求取流星干扰检测门限;最后用杂波信号来插值流星干扰位置上的数据,消除因去除干扰造成的杂波相位不连续。实测数据处理表明,该文方法工程实现性强,效果良好。     

天波超视距雷达窄带干扰抑制技术研究

天波超视距雷达工作在高频段,其最佳工作频率、带宽常常受到电离层状态的限制。在高频段,密集的外干扰如广播电台、短波通信等污染了雷达的接收数据,导致其性能显著下降。为抑制具有明显空域特性和频域特性的短波干扰,文中提出了空时二维阻塞法进行处理,即通过谱分析获取外干扰的方位和频率后,先阻塞主瓣干扰,然后使用波束形成技术抑制副瓣干扰。在此基础上,进一步分析了空时二维阻塞的本质,提出了同时阻塞多个干扰的方法。仿真结果表明,该方法具有很好的抑制效果。     

天波超视距雷达发展综述

在天波超视距雷达系统的短基线多站联合定位中,一般假设多站点电离层反射虚高保持一致,为确定这一假设对定位结果的影响,本文进行电离层探测试验,以研究电离层虚高对多站联合定位精度的影响。试验时分别架设两个接收站模拟短基线超视距雷达系统的接收站点,再在较远距离架设目标站点,利用来自目标站点的发射信号模拟目标的返回信号。本文假设参考站点到目标站点链路的电离层反射虚高和大圆距离是已知的,对于同一工作频率,利用参考站点-目标站点链路上的电离层虚高,去解算定位站点-目标站点之间的大圆距离。参考站点和定位站点相距约90 km情况下,结果显示：目标和定位站(道孚-武汉)大圆距离约为1 260 km时,两条链路的虚高均方根误差约为5.82 km,相应的大圆距离的定位均方根误差约为5.02 km,相对误差约为0.34%;当目标和定位站(乐山-武汉)大圆距离约为1 000 km时,误差分别约为5.5 km, 5.69 km和0.46%。试验结果和理论分析表明,可以从缩短接收站点的布局和降低电离层反射虚高两个方面进一步提高目标定位的精度。本文试验结果可为短基线天波超视距雷达的建设提供较为重要的参考价值。     

一种天波超视距雷达电离层相位污染的校正算法

在天波超视距雷达(OTHR)中,机动目标的多普勒谱展宽,会导致相干积累损失,影响目标检测。传统的时频分析方法将目标回波信号投射到时频域中再通过能量积累实现机动目标检测和参数估计,但该方法在瞬态干扰存在的情况下效果较差且计算量过大。考虑到机动目标和瞬态干扰在时间-频率变化率域中的不同特性,提出了一种基于时间-频率变化率分布(TFRD)的机动目标检测算法,该算法通过TFRD构建时间-频率变化率(T-FR)域,并在T-FR域中进行目标参数估计,可以降低瞬态干扰对机动目标检测的影响。经实测数据仿真验证,该算法可以在瞬态干扰存在的情况下有效地检测出机动目标,而传统的WHT(Wigner-Hough-Transform)算法则由于瞬态干扰影响导致检测错误。此外,该文算法避免了使用Hough变换,减小了运算量,使其可以更好地应用于工程中。     

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。     

波束倾斜修正在天波超视距雷达中的应用

为了修正天波超视距雷达由于波束倾斜引入的方位估值偏差,基于一维相扫雷达波束扫描的原理,分析和阐述了雷达波束倾斜产生的原因,并详细推导了天波超视距雷达波束倾斜修正量的解算过程.通过对典型的场景分析,结果表明:波束倾斜修正的效果取决于对到达波仰角的估计精度.     

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。     

基于TLS-ESPRIT算法的OTHR瞬态干扰抑制

天波超视距雷达(OTHR)工作于高频波段,电波传播环境复杂,极易受到流星余迹回波等瞬态干扰的影响。目前提出的针对瞬态干扰的抑制方法大多需要预先抑制海、地杂波,复杂度较高,实用性不强。提出了将含瞬态干扰回波数据的频域视为复合正弦信号,使用高分辨算法(TLS-ESPRIT算法等)可以检测出干扰发生位置,再去掉被干扰数据段,并通过加权线性预测恢复有效数据,达到抑制干扰的目的。该方法的优点是干扰检测前无需预先抑制海杂波,实用性较强。仿真结果表明该方法的有效性。