高頻地波雷達電離層雜波監(jiān)測技術(shù)關(guān)鍵問題研究.pdf

1、高頻地波雷達作用距離不受地球曲率限制,能夠?qū)h距離的海面風(fēng)場、浪場、洋流等進行大范圍、全天候的實時監(jiān)測;同時,它可以用于探測海面和低空目標,對經(jīng)濟專屬區(qū)進行有效監(jiān)視。但是高頻地波雷達在工作時,會受到多種噪聲和雜波的干擾,其中電離層雜波嚴重影響了雷達回波譜的質(zhì)量,而其時變性、復(fù)雜性和類目標性使得電離層雜波較難抑制。等離子體理論表明電離層對電磁波的反射作用與電磁波頻率密切相關(guān),在某些工作頻率上電離層雜波影響嚴重,甚至造成雷達無法正常工作,而

2、在某些頻率上卻不會出現(xiàn)上述影響。因此為高頻地波雷達選擇合適的工作頻率,是規(guī)避電離層雜波、提高雷達探測性能的有效手段。
　　為了避免頻率選擇的盲目性,需要對多個頻率點回波中的電離層雜波進行有效監(jiān)測,并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果為高頻地波雷達推薦最優(yōu)的工作頻率。本文圍繞電離層雜波的監(jiān)測技術(shù)的關(guān)鍵問題展開研究,主要研究內(nèi)容包括分段回波信號的多普勒處理、復(fù)雜背景中電離層雜波的檢測和識別以及電離層雜波多參數(shù)綜合評估技術(shù)等。
　　采用掃頻的方式對多個

3、備選頻率的電離層雜波進行監(jiān)測,但是如果每個頻點監(jiān)測時間較長,那么對所有備選頻率進行掃頻監(jiān)測后最先進行監(jiān)測頻點的電離層雜波情況失去了實效性,如果單個頻點監(jiān)測時間不足則影響多普勒處理的分辨率。為了解決這一矛盾,本文采取在一段時間內(nèi)對多個備選頻點進行多次短時間掃頻監(jiān)測,這樣在監(jiān)測時間內(nèi)對于同一個頻率進行了多次監(jiān)測,能夠反應(yīng)出監(jiān)測時間內(nèi)該工作頻率上電離層雜波的整體情況。針對這種工作模式下的分段回波信號,建立分段信號協(xié)方差矩陣模型,本文以超分辨譜

4、估計技術(shù)為基礎(chǔ),提出了S-MVDR(Segment-MVDR)算法進行多普勒處理。
　　根據(jù)電離層雜波在RD(Range-Doppler)譜上的特征設(shè)計電離層雜波檢測模板,將該模板與由RD譜得到的雜波掩圖進行匹配計算,通過匹配結(jié)果與檢測閾值的比較來實現(xiàn)電離層雜波檢測。
　　針對存在電離層雜波的RD譜,本文提出一種基于小波變換和區(qū)域生長算法的電離層雜波識別算法。利用二維小波變換對RD譜進行預(yù)處理可以剔除在距離域或者多普勒域具有

5、尖峰并且強度較大的成分,在處理后的RD譜中以電離層雜波檢測結(jié)果作為區(qū)域生長算法中電離層雜波區(qū)域的種子,并根據(jù)電離層雜波特點制定生長準則實現(xiàn)電離層雜波的識別。對識別出的電離層雜的幅度及污染范圍隨時間變化情況進行統(tǒng)計分析。
　　確定了反映電離層雜波在ARD檢測平臺上的污染范圍、強度和頻率對雷達威力影響的多個物理量,并建立了基于多屬性決策的電離層雜波評估模型。并以電離層雜波影響范圍最小、強度最弱、信雜比最高為選頻原則,綜合考慮上述因素,