高频天地波雷达海杂波锐化及目标检测

【摘要】：高频天地波雷达采用天波发射地波接收的混合体制,将天波雷达和地波雷达的优势结合在了一起。但是,天地波雷达也将受到双基地角、电离层污染及多模效应的影响,使海杂波Bragg频率发生展宽,严重时将可能淹没低速舰船目标,影响检测。同时,高频天地波雷达对于机动目标的检测,也面临由于目标的机动性引起的多普勒展宽及多个目标分离等问题。针对这些问题,本文主要做出以下研究工作:本文首先介绍了天发-地收混合体制雷达海杂波Bragg频率的计算公式,进而对宽波束双基地角导致的海杂波频谱展宽特性进行了分析。发现双基地角对海杂波频谱带来的展宽很小。因而重点分析了电离层对海杂波展宽的影响,在介绍电离层基本特性之后,定性分析了电离层相位扰动、幅度调制和多模效应引起海杂波展宽特点。接着,本文重点分析了电离层相位扰动引起的海杂波展宽现象和锐化方法。首先引入时间可逆法,对电离层相位扰动的有无做出判断。然后,介绍了相位梯度法、时域相关法两种传统的去除电离层相位扰动的方法,通过理论和仿真,分析出这些传统方法共有的两个不足:一是难以自适应的提取纯净的展宽海杂波分量,二是在相位扰动幅度较大时,算法失效。对此,本文分布提出了基于SVD和PGA算法的海杂波锐化方法和基于S-Method时频分析与最优路径算法的海杂波锐化方法。并通过仿真对比,分析了他们各自的优势。最后,本文针对天地波雷达目标检测中的两个难点:舰船目标的检测和复杂机动目标检测问题进行了探究。针对舰船目标的检测,本文提出了一种基于小波变换的检测算法。利用海杂波与舰船目标在距离维相关性的差异,通过小波分解和重构的方法,将目标和杂波分离,提高信号的信杂比。针对机动目标的检测问题,本文提出了一种改进的基于时频分析的机动目标检测算法。对于匀加速目标与速度准随机变化的目标,当其谱在时频平面上有交叉时,该算法可以将两个目标分离并分别检测。通过仿真,证明了该算法的有效性。