天波超视距雷达多径数据关联的研究与实现

【摘要】：工作在短波波段的天波超视距雷达可检测到地平线以下相距上千公里的目标,这样远距离的探测是通过电离层对雷达电磁波反射来实现的。天波雷达与普通雷达相比,区别在于它包括特定时延,入射角,多普勒频移和波动特性在内的多径效应。用天波超视距雷达进行目标关联就是要提取和利用当前主要的电离层传播模式,建立雷达探测目标的电波传播模型,通过量测数据推断出目标个数,目标位置以及速度,将每个目标与之相对应的多个回波关联起来。本文重点研究了基于点迹聚类的天波超视距雷达多径数据关联方法,主要内容如下: 1、在给定电离层状态的情况下,推导了天波超视距雷达平面量测模型中雷达坐标系与地理坐标系之间的转换关系,这种坐标系之间的变换通常称为坐标配准。雷达数据关联可以同判断电离层的传播模式结合起来,在地理坐标系下引入刻画电离层传播结构的附加参数来建立目标航迹,能够解决天波超视距雷达的多径模糊问题。 2、提出了一种天波超视距雷达数据关联的新方法。将雷达量测的数据考虑各种可能的传播模式变换到地理坐标系下,将变换后得到的每一个点称为假设点。采用聚类方法将得到的假设点分成多个类,根据各类中点迹的多普勒和其对应的假设传播模式来选出有效的聚类,再计算出聚类的几何中心。采用多假设方法进行多拍关联,实现量测点,传播模式与目标三者之间的关联,并通过滤波处理得到目标的输出航迹。 3、在VC++编程环境下实现了对天波超视距雷达数据处理仿真系统的软件设计,通过运用目标参考拓扑的方法解决了天波雷达系统相邻检测子区之间目标交接的关联问题。介绍了数据处理的流程,并给出了人机交互界面。