A System of Signal Detection and Estimation for Ground Wave Over-The-Horizon Radar

Ground wave over-the-horizon radar(GW-OTHR) can detect the OTH moving targets on sea or at low altitude. This paper discusses the background for detecting a target with GW-OTHR, introduces the theory and implementation of the signal detection and estimation system which has the parallel processing function, and gives some experimental results. The results of GW-OTHR experiments show that this system can successfully detect and estimate the above-mentioned targets.

一种提高多基地天波雷达目标定位精度的方法

分析了引起多基地天波雷达目标定位误差的原因,对测距误差和定位模型误差两种影响定位精度的主要因素进行了仿真计算。比较发现,定位误差主要来源于多站定位模型,由定位模型中电离层虚高的假定条件与实际不符所引起。给出了减小模型误差,提高定位精度的方法。以某多基地天波雷达系统为对象,对修正后的定位模型进行了不同误差条件下的模拟测试,并利用系统对目标船的跟踪数据进行了验证。结果表明,模型改进后目标定位的精度得到了较大程度的提高。

基于动态自适应近邻算法的天波雷达RD图分类器设计

天波雷达的干扰检测问题可转化为距离-多普勒(Range-Doppler, RD)图像分类。在RD图分类器设计中,使用K近邻(K-Nearest Neighbor, KNN)算法时,k值的选取直接影响到干扰检测准确率。根据过往经验预设k值时,无法确定所设k值下的干扰检测准确率。为此,将互近邻条件引申为k值自动赋值方法,以局部均值为距离计算依据,设计动态自适应近邻(Dynamic Adaptive Nearest Neighbor, DANN)新算法。分别在多个UCI(University of California Irvine)数据集与现有RD图库上测试,与6个常数k值下K近邻算法进行对比分析。多个UCI数据集实验表明,DANN的平均准确率比不同k值下KNN的均值高6.21%,且比最优k值高3.7%;实测RD图库实验表明,DANN的平均准确率比不同k值下KNN的均值高2.9%,且比最优k值高0.56%。因此,该算法可以在干扰检测中减少人工参与,且能够获得较高的检测准确率。

天波超视距雷达多路径Viterbi数据关联跟踪算法

天波超视距雷达目标跟踪面临多传播路径、低探测概率、低探测精度和低数据率的困难.本文在地理坐标系对运动目标建模而在雷达坐标系进行数据关联,将各传播模式的回波作为备选的竞争量测,运用动态规划的优化方式,在最大似然的意义下将VDA的回波与航迹的两维数据关联推广到回波、传播模式和航迹的三维数据关联,提出了多路径V iterbi(MVDA)数据关联算法.天波超视距雷达目标跟踪仿真表明:MVDA跟踪能力明显优于VDA和MPDA.

外辐射源天地波雷达定位方法及精度分析

天地波组合传播模式高频外辐射源雷达受电离层和海洋表面环境、短波段电磁环境及收发配置等诸多因素的影响.针对该新体制外辐射源雷达的定位问题,研究了天地波组合传播模式下的目标定位模型,提出了一种基于直达波到达仰角的定位新方法,并分别从测量误差理论和几何精度因子(Geometric Dilution Of Precision,GDOP)两方面分析了定位精度与目标方位的关系.仿真结果表明,在简化定位模型的情况下,利用该方法的定位结果在一定区域内仍然具有较高的定位精度,根据研究结果有针对性地提供了改善定位精度的工程方案.

短相干积累条件下天波超视距雷达的舰船检测

天波超视距雷达(OTHR)的观测范围非常广,实战中经常要求在短相干积累条件下检测出舰船目标.然而短相干积累时间带来的低多普勒分辨率很难从强大的海杂波中区分出舰船。为了解决这一问题.可以采用海杂波循环对消法,这就要求对杂波参数进行精确估计。传统方法直接利用Fourier谱中的最大幅度估计杂波参数,估计精度不高从而导致对消性能不太理想.该文提出了一种新的基于FFT相位分析的杂波对消法.该方法与传统的杂波对消相比,有效提高了参数估计精度,减小了剩余杂波强度和扩散程度,有利于舰船目标的峰值显露和从剩余杂波中区分出舰船.以上分析和比较得到了实测数据的检验。

天波雷达检测舰船时电离层失真的校正方法研究

天波超视距雷达中 ,电离层的各种失真和污染恶化了散射回波信号的性能 ,海杂波Bragg峰的展宽和分裂几乎淹没了微弱的舰船目标。本文分析了电离层失真的形成机理 ,并对几种失真校正方法进行了分析和比较 。

一种天波超视距雷达分级Hough变换航迹起始方法

天波超视距雷达固有的低数据率、低检测概率和低量测精度等特征对航迹起始方法提出新的挑战。本文提出了一种天波超视距雷达两级Hough变换航迹起始算法(TH-HT)。该方法首先采用时间-径向距离数据进行第1级Hough变换,将多普勒量测作为积累约束条件来避免无效积累,得到候选航迹;之后对与每条候选航迹相应的时间-方位角数据进行第2级Hough变换,最终得到确认航迹。通过描述各级积累单元获得杂波投票数期望的定理,给出两级阈值的确定方法。与MMUPDA的仿真比较表明,TH-HT不但具有较高的航迹起始概率和较低的虚假航迹概率,而且运行时间大大降低。

一种电离层慢相径扰动提取与补偿改进算法

针对采用调频连续波(FMCW)体制的天波超视距雷达的应用场合,提出了一种电离层扰动(慢相径变化)补偿改进算法。该算法利用雷达回波谱中海浪在空间上的独立性来获取统计样本,因而在无需对雷达系统作任何改动的情况下,可获得对电离层扰动瞬时频率变化的统计估计。通过相位补偿有效地抑制了电离层扰动造成的多普勒谱展宽和频率漂移。给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明该算法的有效性。

基于联合EDF和多模板的天波雷达波位调度方法

天波超视距雷达能够同时探测空中目标和海面目标,具备执行多任务的能力,为优化整体探测效能,必须考虑波位调度问题。借鉴相控阵雷达资源调度思想,结合天波超视距雷达工作方式和任务特点,研究了一种修正截止优先(earliest deadline first,EDF)和多模板相结合的波位调度方法。首先,在经典修正EDF方法基础上对截止期进行重新定义,并改进任务优先级计算方法;然后,设计了三种波位调度模板;最后,根据任务优先级计算结果,自适应选择调度模板。该方法能够使雷达探测资源在复杂任务场景下得到更加精细的配置,从而最大化发挥其探测效能。

天波超视距雷达作战效能评估研究

为了充分考虑天波超视距雷达作战效能指标体系中各层次指标之间的聚合关系,更加贴切反映装备的真实效能,将"逻辑门"的思想应用到天波超视距雷达作战效能指标的聚合中,构建了基于"逻辑门"的天波超视距雷达作战效能评估指标层次体系,解决了指标聚合方式单一化的问题,实例表明该作战效能计算模型的正确性。

天波超视距雷达探测弹道目标关键因素与技术研究

对于主动段弹道目标的监视预警,国外主要是依靠天基预警系统,但其造价昂贵、建设周期长、不便维护,不符合我国实际情况。为解决此问题,可利用现有天波超视距雷达进行弹道目标的监视预警。从分析弹道目标主动段高频雷达特性与对目标检测性能的影响入手,提出了影响天波雷达检测弹道目标时机的天线极化选择、频率选择、尾焰回波凝聚等关键因素,并指出相应的关键技术及解决方案,最后给出了相关问题的一些结论。

校正高频天波雷达电离层频率调制的级联方法(英文)

电离层频率调制导致地表面杂波的多谱勒展宽,极大地限制了高频天波雷达的目标探测性能。本文针对这种电离层频率调制,给出了一种级联的两步校正处理的方法。在第一步校正中,首先分析这种时变信号的时频分布,并设计了一种谱峰追踪方法从时频分布中获得粗糙的电离层频率调制估计。然后采用基于分段多项式相位模型的参数化方法作二次校正处理,消除残余调制污染。模拟结果表明,即使对Bragg峰发生混叠的重污染的情形,这种级联的校正方法都具有非常好的效果。

模糊综合评定模型的天波超视距雷达作战效能评估

根据雷达组成和任务,确立了天波超视距雷达的作战效能评估指标体系和层次结构,建立了作战效能评估模糊综合评定模型,最后用该模型对两种天波超视距雷达作战效能进行了评估,以隶属度定量地给出其作战效能值,实例分析结果表明该评估指标体系和作战效能计算模型具有实用性,可以为该雷达的研制、改进、优化部署和作战使用提供辅助的决策依据。

辅助粒子滤波实现天波超视距雷达弱目标似然比检测

针对天波超视距雷达(SKW-OTHR)对弱目标检测概率低的问题,提出基于辅助粒子滤波(APF)的似然比检测方法(APF-LK)。该方法先用状态空间模型描述SKW-OTHR系统,将天波超视距雷达目标检测问题建模为非线性非高斯系统的目标检测问题,然后利用APF输出的预测样本对应的未归一化权值近似非线性非高斯系统中的似然比,当似然比大于给定门限时认为目标存在,否则认为目标不存在,且当认为目标存在时,同时输出目标状态估计结果。仿真结果表明,与现有的基于粒子滤波的似然比检测方法相比,APF-LK方法对SKW-OTHR的弱目标检测能力提高了约0.5～1dB。

基于动态RCS模型的天波雷达发现概率计算方法

针对现有方法影响因素考虑不全导致计算结果与实际情况有较大偏差的问题,提出了一种改进的天波雷达飞机目标发现概率计算方法。归纳了不同电离层状态对天波雷达探测距离的影响。考虑目标在给定航路飞行过程中的雷达截面积随姿态变化,建立了目标动态雷达截面积计算模型。在此基础上,利用瞬时发现概率模型和综合发现概率模型求得天波雷达飞机目标发现概率。实例计算结果表明:电离层Es全遮蔽状态导致目标发现概率下降了0.273,不同航路和飞行姿态条件下目标发现概率差异较大,最大差值达0.253。

天波超视距雷达作战能力评估

为全面准确评估天波超视距雷达作战能力,提出了一种基于模糊层次决策的天波超视距雷达作战能力综合评估模型。首先,简要分析天波超视距雷达作战使用特点,建立了一种较为系统的天波超视距雷达作战能力评估指标体系;然后介绍了层次分析法与模糊综合评判方法应用到雷达作战能力评估的方法及步骤,最后进行了实例应用与分析。结果表明,该评估模型实用有效,为今后天波超视距雷达的研制、改进、优化部署以及作战使用提供了参考。

基于信噪比方法的天地波混合体制雷达一阶回波谱提取

天地波混合体制高频雷达(简称天地波雷达,HFHSSWR)海面一阶谱的频移和展宽特性,使得其一阶谱的提取比高频地波雷达(HFSWR)更困难。该文研究了天地波雷达一阶谱频移和展宽特性,并基于其在2维距离-多普勒谱上连续分布的特点,将信噪比方法应用于天地波雷达一阶谱提取。通过双基地角、电离层和海流等对一阶谱频移及展宽特性的定量分析,确定了信噪比方法中一阶谱中心位置、谱峰宽度、左右一阶谱间距等参数的计算方法和取值范围。并利用2维信噪比方法,解决由于天地波雷达信噪比下降引起的一阶谱边界检测不精确的问题。最后,将信噪比法分别应用于仿真和实测天地波雷达数据,验证了方法的有效性。

一种自适应补偿天波雷达系统中电离层运动的方法(英文)

在天波雷达中电离层的运动会带来回波信号在频率的调制,从而造成雷达海杂波的展宽;在对回波做相关积累前,对调制的补偿是非常重要的。该文给出了一种新的基于修正的自适应短时傅立叶变换的补偿方法,通过对没有电离层扰动的高频表面波雷达数据人为地添加行进电离层扰动(TID)得到实验数据。测试结果表明,该方法能有效地补偿快速的TID污染,并且对不同电离层频率调制具有良好的自适应性。

天波超视距雷达作战效能评估模型

根据天波超视距雷达组成和任务，采用武器系统效能工业咨询委员会（weapon system efficiency industry advisory committee，WSEIAC）系统效能评估模型，通过对系统的可用性向量、可信性矩阵、能力向量以及抗干扰效果因子的建模，推导出天波超视距雷达系统作战效能方程。