高頻地波雷達(dá)飛行目標(biāo)高度估計(jì)的研究.pdf

1、高頻地波雷達(dá)（包括單基地和雙基地）是唯一能檢測(cè)海面上百公里目標(biāo)的長(zhǎng)距岸基雷達(dá)系統(tǒng)，它利用高頻垂直極化電磁波在鹽水中具有低衰減的傳播特性，對(duì)低空飛行目標(biāo)進(jìn)行超視距實(shí)時(shí)探測(cè)。但是垂直方向無(wú)法得到窄波束使得高頻地波雷達(dá)只具有二維觀測(cè)能力，無(wú)法直接獲取高度信息。基于此背景，本文通過(guò)深入的理論分析，研究單/雙基地高頻地波雷達(dá)高度估計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，獲取飛行目標(biāo)的高度信息，構(gòu)建高頻地波雷達(dá)飛行目標(biāo)三維信息場(chǎng)，提高高頻地波雷達(dá)的監(jiān)視和預(yù)警能力，拓展高頻雷達(dá)

2、的應(yīng)用范圍。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　本文首先研究了高頻地波雷達(dá)的基本原理及飛行目標(biāo)高度估計(jì)的算法。對(duì)目標(biāo)回波強(qiáng)度、傳播衰減模型以及目標(biāo)特性等做了簡(jiǎn)單分析，重點(diǎn)對(duì)單基地高頻地波雷達(dá)中采用的擴(kuò)展卡爾曼濾波這一非線性濾波算法作了詳細(xì)介紹。同時(shí)，研究雙基地高頻地波雷達(dá)的基本原理，提出高度估計(jì)的方法。
　　其次，針對(duì)單基地高頻地波雷達(dá)的飛行目標(biāo)高度估計(jì)，本文采用基于擴(kuò)展卡爾曼濾波器的方法，通過(guò)仿真表明該算法能夠有效估計(jì)飛行目標(biāo)的高

3、度。針對(duì)目標(biāo)RCS的起伏特性，引入自回歸模型對(duì)目標(biāo)RCS進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，仿真數(shù)據(jù)表明該方法對(duì)目標(biāo)狀態(tài)的精確描述能夠提高高度估計(jì)精度。針對(duì)部分等高飛行目標(biāo)，提出一種新的單基地高頻地波雷達(dá)目標(biāo)高度估計(jì)方法，利用目標(biāo)任意一段飛行狀態(tài)信息對(duì)目標(biāo)航向速度和高度進(jìn)行估計(jì)，并論證了該方法計(jì)算簡(jiǎn)單且精度較高。
　　最后，針對(duì)雙基地高頻地波雷達(dá)的飛行目標(biāo)高度估計(jì)，由于測(cè)量數(shù)據(jù)的冗余性，本文利用不同的測(cè)量子集對(duì)飛行目標(biāo)高度信息進(jìn)行估計(jì)。首先通過(guò)單一測(cè)量

4、子集對(duì)飛行目標(biāo)高度進(jìn)行估計(jì)，分析不同測(cè)量下的定位精度（GDOP）。其次，為了充分利用冗余信息，提高目標(biāo)高度估計(jì)精度，本文采用加權(quán)最小二乘法對(duì)雷達(dá)獲得的四個(gè)測(cè)量值中的任意三個(gè)進(jìn)行組合目標(biāo)估計(jì)高度。為了簡(jiǎn)化計(jì)算量，針對(duì)不同區(qū)域的不同定位精度，提出了采用優(yōu)勢(shì)區(qū)域劃分的方法，即對(duì)探測(cè)區(qū)域中的不同區(qū)域塊，采用不同的高度估計(jì)組合，從而更合理地提高估計(jì)精度。最后，考慮到地球曲率對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)探測(cè)會(huì)對(duì)高度估計(jì)產(chǎn)生不可避免的偏差，通過(guò)分析偏差大小給出高度估