高頻地波雷達(dá)電離層雜波監(jiān)測(cè)技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、高頻地波雷達(dá)作用距離不受地球曲率限制,能夠?qū)h(yuǎn)距離的海面風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)、洋流等進(jìn)行大范圍、全天候的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);同時(shí),它可以用于探測(cè)海面和低空目標(biāo),對(duì)經(jīng)濟(jì)專(zhuān)屬區(qū)進(jìn)行有效監(jiān)視。但是高頻地波雷達(dá)在工作時(shí),會(huì)受到多種噪聲和雜波的干擾,其中電離層雜波嚴(yán)重影響了雷達(dá)回波譜的質(zhì)量,而其時(shí)變性、復(fù)雜性和類(lèi)目標(biāo)性使得電離層雜波較難抑制。等離子體理論表明電離層對(duì)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(yán)重,甚至造成雷達(dá)無(wú)法正常工作,而

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

3、備選頻率的電離層雜波進(jìn)行監(jiān)測(cè),但是如果每個(gè)頻點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)間較長(zhǎng),那么對(duì)所有備選頻率進(jìn)行掃頻監(jiān)測(cè)后最先進(jìn)行監(jiān)測(cè)頻點(diǎn)的電離層雜波情況失去了實(shí)效性,如果單個(gè)頻點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)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(shí)間內(nèi)對(duì)多個(gè)備選頻點(diǎn)進(jìn)行多次短時(shí)間掃頻監(jiān)測(cè),這樣在監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)對(duì)于同一個(gè)頻率進(jìn)行了多次監(jiān)測(cè),能夠反應(yīng)出監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)該工作頻率上電離層雜波的整體情況。針對(duì)這種工作模式下的分段回波信號(hào),建立分段信號(hào)協(xié)方差矩陣模型,本文以超分辨譜

4、估計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ),提出了S-MVDR(Segment-MVDR)算法進(jìn)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(jì)電離層雜波檢測(cè)模板,將該模板與由RD譜得到的雜波掩圖進(jìn)行匹配計(jì)算,通過(guò)匹配結(jié)果與檢測(cè)閾值的比較來(lái)實(shí)現(xiàn)電離層雜波檢測(cè)。
　　針對(duì)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(zhǎng)算法的電離層雜波識(shí)別算法。利用二維小波變換對(duì)RD譜進(jìn)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(qiáng)度較大的成分,在處理后的RD譜中以電離層雜波檢測(cè)結(jié)果作為區(qū)域生長(zhǎng)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(diǎn)制定生長(zhǎng)準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)電離層雜波的識(shí)別。對(duì)識(shí)別出的電離層雜的幅度及污染范圍隨時(shí)間變化情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
　　確定了反映電離層雜波在ARD檢測(cè)平臺(tái)上的污染范圍、強(qiáng)度和頻率對(duì)雷達(dá)威力影響的多個(gè)物理量,并建立了基于多屬性決策的電離層雜波評(píng)估模型。并以電離層雜波影響范圍最小、強(qiáng)度最弱、信雜比最高為選頻原則,綜合考慮上述因素,