天波超视距雷达非均匀采样信号频谱重构

受瞬态干扰影响和空海同时探测的需求,在长相参积累时间条件下,天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)回波信号的有效采样点往往缺损且非均匀,严重影响目标检测性能。针对此问题,提出了一种基于压缩感知的OTHR频谱重构方法。首先,建立了OTHR频域信号的稀疏模型;然后,提出了快速自适应复近似消息传递(fast adaptive complex approximate message passing,FACAMP)频谱重构算法并给出了算法实现步骤;最后,利用FACAMP算法实现了OTHR频谱重构并分析了重构性能。与现有重构算法相比,FACAMP算法具有重构精度高、运算复杂度低、可自适应调整参数和保留背景噪声高斯性的优势。理论分析和仿真实验均验证了所提算法的有效性。

分布式MIMO体制天波超视距雷达仿真系统

针对电离层动态性对天波超视距雷达检测概率和探测精度的影响,构建了一种基于分布式多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)体制的完整天波超视距雷达仿真系统。通过搭建模块化仿真框架和可视化展示界面,集成电离层数据接口,实现信号发射、电离层反射、信号接收、信号处理和目标检测的功能。最后对雷达系统探测性能进行评估,利用仿真实例验证了整体雷达仿真系统的可行性。该系统的实现对于分布式MIMO天波超视距雷达的性能评估、布站优化、装备发展论证具有一定的工程指导意义。

天波超视距雷达瞬态干扰抑制

天波超视距雷达 (OTHR)电波通过电离层折射作下视探测 ,具有观察距离远 ,观察范围广的特点 .但由于采用HF频段 ,且电波传播环境复杂 ,不仅海 (地 )杂波强 ,而且有很强的干扰 ,如电台干扰、工业干扰、冲击噪声、闪电冲击和流星余迹回波等 .干扰分长时间干扰和瞬态干扰 ,瞬态干扰持续时间短、强度大 .本文首先讨论OTHR接收到的瞬态干扰的特点 ;然后讨论了瞬态干扰的滤除方法 ,即采用特征分解方法滤除海杂波 ,或在频域直接滤除地杂波 ,检测出瞬态干扰的位置后 ,在原始信号中挖除存在瞬态干扰的回波点 ,并用预测内插的方法 ,消除瞬态干扰谱对目标掩盖作用 ,使目标特别是舰船目标能被检测出来 ;最后通过实测数据的检验 .

天波超视距雷达的发展

天波超视距雷达 (OTHR)是一种利用电离层对高频信号的反射作用自上而下进行目标探测的雷达体制。由于该雷达具有大范围的监视能力、防低空突袭、抗隐身以及早期预警等突出优点 ,受到了许多国家的重视。首先介绍了OTHR的性能特点及发展历史 ,接着就雷达的总体结构、干扰的抑制、由电离层引起的信号失真的校正 ,以及信号检测进行了全面的综述 。

一种自适应天波超视距雷达航迹融合算法

针对天波超视距雷达在雷达坐标系下跟踪目标时,多路径传播效应下的各模式航迹起始与终结时刻不同而造成航迹缺失条件下的航迹融合问题,本文给出一种自适应天波超视距雷达航迹融合算法,通过应用当前时刻获得的新信息与历史时刻获得的信息联合确定最优关联假设,从而获得最优的目标状态估计.仿真表明,与多假设航迹融合算法相比,本文的算法大大降低了融合结果误差.

新体制天波超视距雷达的发展与研究

从天波超视距雷达的功能组成与特性出发,就当前天波超视距雷达在系统结构、信号处理等方面存在的问题进行了整理分析,提出了传统天波超视距雷达的改进方法与思路,总结了当前新体制天波超视距雷达的研究进展与热点,对比了两种MIMO(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)体制天波雷达特点,重点研究了基于多输入多输出(MIMO)体制与二维阵列的新体制天波超视距雷达,并对相应关键技术与解决方案进行了深入研究与分析,最后指出了其需要解决的问题与发展方向。

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.

天波超视距雷达抑制流星余迹干扰方法的研究

工作在高频波段的超视距雷达 (OTHR)会受到流星余迹的干扰 ,这种干扰的存在 ,严重影响了OTHR的正常工作。流星余迹干扰在局部短时间幅度是很强的 ,与海杂波产生差拍 ,表现为奇异性特征。利用子波变换对信号的奇异性具有很好的检测效果 ,提出了用二进制子波变换的方法有效检测和消除流星余迹瞬态干扰 ,这种方法与正交子波滤波器比较 ,有较高的灵敏度和精度 ,并且在消除流星余迹干扰后 ,使信噪比得到提高。实测数据的仿真结果表明这种算法的有效性和实用性。

基于航路-航迹关联的天波超视距雷达航迹分类

天波超视距雷达的最终任务是检测、跟踪我方感兴趣的目标。将这些目标从跟踪器输出的航迹集合中提取出来是一个难点。考虑一类存在先验航路信息的航迹辨识问题,基于假设检验理论与分类思想,提出了一种多航迹-多航路情况下的天波超视距雷达航迹分类算法。在建立的空中走廊模型基础上,先后利用目标位置、航向信息与航路做相关判断,计算航迹-航路相关代价,据此将航迹分为航路目标航迹及非航路目标航迹。仿真结果表明,提出的航迹分类算法在航路数量适中的情况下正确分类概率达到90%。

天波超视距雷达机动目标检测方法

天波超视距雷达(over the horizonradar,OTHR)通过快速傅里叶变换(fastFouriertransform,FFT)实现长时间相干积累,但这种基于目标速度恒定的方法对于机动目标的效果并不好。提出了一种基于目标运动参数估计的OTHR机动目标检测方法。该方法首先确定机动目标的运动参数的大致范围,然后对其运动参数进行估计,之后对其径向加速度进行补偿,最后对经加速度补偿后的目标信号进行相干积累并在距离 多普勒平面上进行二维恒虚警检测。仿真结果表明,该方法能够增强OTHR对机动目标的检测能力,运算效率高,实用性强。

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。

基于改进遗传算法的天波超视距雷达二维阵列稀疏优化设计

针对均匀矩形平面阵在2维阵天波超视距雷达(OTHR)工程应用时阵元数目庞大问题,该文提出利用改进遗传算法进行稀疏优化设计的解决办法。从波束赋形角度出发建立了稀疏矩形平面阵的布阵优化模型;以俯仰波束能分辨OTHR多模传播的波达角(DOA)为原则确定了遗传算法的初始种群;为避免遗传进化中出现早熟和随机漫游现象修正了适应度函数;为实现稀疏率精确控制改进了交叉和变异算子。仿真结果表明,该文算法不仅实现了稀疏率的精确控制,同时提高了优化性能。该文最后对2维稀疏阵列在OTHR工程应用时的可行性进行了分析,指出其应用条件和存在的技术难点,并给出了相应的解决方案。

一种天波超视距雷达电离层相位污染联合校正方法

天波超视距雷达(OTHR)利用电离层的反射实现远距离探测。由于受到电离层时变因素的影响,在长相干积累时间条件下,回波谱会发生展宽,严重影响OTHR对舰船等低速目标的检测能力。针对OTHR回波受到电离层相位污染后正负Bragg展宽峰发生交叠的情况,该文提出了一种联合短时MUSIC变换(STMT)和改进相位梯度(PGA)法的校正方法(即ST_IPGA法)。该方法首先利用STMT变换得到相位污染的粗估计,对污染回波进行初步补偿;然后采用自适应滑窗滤波器提取纯净且完整的海杂波标校信号;最后利用改进的PGA法估计出剩余相位污染,对污染回波进行精确校正。理论分析和仿真结果表明该方法对于校正严重电离层相位污染导致的正负Bragg展宽峰发生交叠的情况具有明显的效果。

一种改进的基于峰值信噪比-高阶奇异值分解的天波超视距雷达自适应海杂波抑制算法

天波超视距雷达(OTHR)舰船目标的检测性能受目标区海杂波的影响严重,准确且自适应的海杂波抑制效能对改善低可探测舰船目标的检测性能意义重大。该文针对基于高阶奇异值分解(HOSVD)的海杂波抑制算法非自适应机制的不足,通过引入峰值信噪比(PSNR),提出一种改进的基于PSNR-HOSVD的自适应算法。该算法仅利用第3等效模式展开矩阵的左奇异向量构造一个投影矩阵,相比于HOSVD算法,该文算法可有效降低计算复杂度,同时由于海杂波仅在第3等效模式展开矩阵的列空间中具有聚集特性,因此该文算法具有比HOSVD算法更好的海杂波抑制性能。实测数据处理结果表明,在电离层状态理想和非理想的情况下,该文PSNR-HOSVD自适应算法的性能均优于EVD自适应算法和HOSVD非自适应算法。

一种基于压缩感知的天波超视距雷达短时海杂波抑制方法

针对传统时域对消方法在短时条件下杂波重构精度低、抑制性能差的缺陷,该文提出一种基于压缩感知的天波雷达短时海杂波重构及抑制方法。首先对天波雷达短时回波模型进行了建模,在此基础上分析了利用压缩感知进行短时海杂波重构的合理性;其次分别从基于复冗余正弦字典的回波稀疏表示、基于降维字典的传感矩阵表示和基于改进的正交匹配追踪算法的杂波重构及抑制3个步骤对所提算法进行了详细阐述;最后进行了计算机仿真分析和实测数据验证。相关结果表明,在短时条件下,所提方法较传统时域对消方法和子空间类抑制方法具有较优的杂波抑制性能和工程应用价值。

天波超视距雷达空域干扰抑制

天波超视距雷达杂波会妨碍自适应波束形成抑制副瓣干扰。“空阔区”脉冲压缩后作副瓣相消可以改善干扰的影响,而降维的旁瓣相消降低了算法的计算量。分析了所提方法的性能,仿真试验验证了所提方法运算量相对较少,干扰抑制效果好的特点。

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。

天波超视距雷达流星余迹瞬态干扰抑制方法

天波超视距雷达(OTHR)易受到流星余迹回波等强瞬态干扰的影响。目前对于流星余迹的抑制方法大多需预先抑制海、地杂波,复杂度高,实用性不强。实测数据统计表明,流星余迹与地海杂波信号的分形维区别较大,可利用其作为检测识别特征。本文提出了一种基于分形检测和预测恢复的流星余迹干扰抑制方法。该方法应用分形检测,提取信号的相似性特征,找到流星余迹干扰位置,再去掉相应干扰数据段,并通过线性预测算法恢复有效数据,达到干扰抑制的目的。该方法的优点是干扰检测前无需抑制海杂波,实用性强。仿真结果表明该方法能有效的检测干扰并抑制。

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。

天波超视距雷达瞬态干扰仿真平台信号源

天波超视距雷达(OTHR)利用地球电离层的反射作用能够探测1000 km以外的超过视距范围的目标。OTHR工作环境复杂,受外部干扰的影响很大,特别是强瞬态干扰。外部干扰是影响和制约OTHR探测性能的重要因素,抑制干扰也是OTHR信号处理的重要任务。但是OTHR数据极难获得,特别是瞬态干扰数据。本文建立各类常见回波信号和瞬态干扰的数学模型,通过平台产生含有瞬态干扰和强杂波的OTHR回波信号,为干扰抑制算法的研究提供丰富的数据对象。仿真数据与实测数据十分吻合,证明各个模型工作正常。