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天波超视距雷达电离层去污染算法研究

孙荣  
【摘要】:高频天波超视距雷达(over-the-horizon-radar:OTHR)工作在高频段,利用电离层对电波的反射来对视距以外的目标进行监测,因此具有覆盖范围广、预警时间长等天然的优势。但是天波OTHR利用电离层反射进行传播以及下视的工作方式也使得它的基本工作参数设计以及信号处理强烈地依赖于实时的电离层状态和我们对电离层的认识和研究。研究电离层去污染技术是发展天波超视距雷达的必然需要,也是进一步提高和改善雷达性能的关键。同时由于电离层的复杂性,使得该问题成为天波OTHR发展的难点和重点。 本文工作可以归纳如下: (1)分析了电离层对电波传播的影响。从电离层的结构和电波在电离层中传播机理出发,阐述了电离层对天波OTHR回波信号的影响。 (2)研究了天波OTHR电离层相位污染校正方法。首先从天波OTHR信号处理出发导出电离层相位污染和去污染的基本原理,然后对各种主流的电离层去污染算法进行了总结和分析。研究了基于S变换的电离层相位去污染算法,针对S变换瞬时频率估计存在的不足,提出基于广义S变换和修正的S变换电离层去污染算法。实验结果显示,相比其他文献给出的方法,本文提出的方法在低复杂度条件下可以得到更好的去污染性能。 (3)研究了多模传播存在时的目标检测。对于多模传播的回波具有完全不同的相位污染,提出采用基于修正的Hankel矩阵奇异值分解杂波对消方法,通过引入两个门限判决准则有选择地对奇异值置零后对目标进行检测,仿真结果表明该方法在多模传播条件下可以有效地将杂波对消掉而不会影响目标信号的提取。 (4)研究了短相干积累条件下的杂波遮蔽效应去除。当目标靠近Bragg峰时,若存在相位污染,通过相位去污染后有时候仍然不能很好地检测目标。本文提出采用最大熵谱估计和杂波对消级联的方法。该方法首先采用最大熵谱估计对相位污染进行校正,然后采用基于修正的Hankel矩阵奇异值分解杂波对消方法对杂波进行对消。仿真结果显示这种级联的方法能取得很好的杂波遮蔽去除效果。


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