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。     

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。     

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).     

基于已知传播模式数目的海杂波抑制方法研究

天波超视距雷达海杂波谱受电离层多模传播影响大幅展宽, 需进行杂波抑制才可实现舰船目标检测, 利用电离层返回散射探测可获得海杂波谱先验模式数目信息.针对常用的两种海杂波抑制方法——特征值分解法和循环对消法, 仿真分析了传播模式数目识别准确性对海杂波抑制效果的影响.结果表明:若传播模式数目识别错误, 则会造成目标漏检或虚警.在传播模式数目已知的前提下, 利用仿真和试验数据研究了目标与一阶海杂波多普勒相对位置和多普勒分辨率对上述两种方法海杂波抑制效果的影响.目标与一阶海杂波越接近, 海杂波抑制效果越差, 当二者相对多普勒位置小于分辨率时, 两种方法均失效; 多普勒分辨率越低, 海杂波抑制效果越差; 目标与海杂波越接近, 对多普勒频率分辨率要求越高.     

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。     

基于球面模型的天波超视距雷达坐标配准法

针对天波超视距雷达多径传播现象设计了一种仿真环境，对基于球面量测模型的坐标配准方法给出了严格和详细的证明，然后根据具体的仿真实例验证了公式的正确性，并对坐标变换公式组进行了误差统计。值得一提的是，文中从新的角度，基于不同的几何关系，推导了方位角转换公式，给出了方位角转换的另外一种形式。     

天波超视距雷达目标录取方法的研究

天波超视距雷达（OTHR）的工作方式和工作环境比较复杂,雷达的定位精度、检测概率和数据率与常规雷达不同,容易受外部噪声和杂波的影响。由于电波要通过电离层传播来探测目标,电离层的瞬时变化和多模式会污染雷达回波信号,并产生多路径效应,使超视距雷达测量得到的目标数据存在不确定性和模糊性,要从这种数据中正确识别出目标并能自适应关联跟踪处理是很困难的事。文中根据OTHR雷达的实际情况,参照常规雷达的目标录取方法,在自动跟踪的基础上,研究并开发出适合超视距雷达工作的人工录取和半人工录取方法,使得雷达在恶劣环境下也能充分发挥正常的工作能力。     

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。     

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。     

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.