基于恒虚警的高频地波雷达低速目标检测研究

海杂波背景下的高频地波雷达低速移动目标检测比较复杂,单独运用某种检测方法往往无法有效检测目标且导致很高的虚警概率。基于目标在距离多普勒谱图上的特征,提出了结合峰值检测技术、并同时在频域的多普勒向和距离向进行恒虚警检测的三级目标检测方案,进而利用不同海态等级下的模拟海杂波对该三级目标检测方案的性能进行仿真分析,仿真结果均符合理论上的整体虚警率分析并得到了较高的检测概率。最后该方法成功用于武汉大学的OSMAR高频地波雷达的目标实验数据,显示了较高的工程应用价值。

海洋雷达探测技术综述

通过简要回顾半个世纪以来海洋雷达技术发展历程的特点和规律,结合海洋雷达技术发展现状,介绍海洋雷达涉及的关键技术并进行应用场景分析。总结我国海洋雷达技术近30 a来的发展及其与国际水平的主要差距,提出"十三五"期间我国海洋雷达技术优先发展项目的建议,即超视距雷达广域海洋监测技术、浮动/机动平台高分辨率海洋雷达技术、新体制微波海洋雷达技术以及海洋雷达数据管理与应用技术等。

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。

基于JAVA与MATLAB混编技术的毫米波测云雷达回波衰减订正仿真软件设计

毫米波雷达具有更接近小粒子尺度的短波长,更适合用来探测弱云,是云三维精细结构的重要探测工具。但是相比于厘米波段,毫米波信号在云雨天气的传输过程中更易受到云、雨、大气气体的衰减,导致回波面积的减小,毫米波雷达观测值要小于实际值,因此在毫米波测云雷达的探测与反演研究中需要考虑大气衰减的影响。根据逐库订正法,利用JAVA与MATLAB混合编程技术,设计了毫米波测云雷达回波衰减订正软件。该软件集合了JAVA和Matlab两者的优点,在高速计算的同时兼顾了可视化。

基于毫米波雷达获取料堆DEM的插值方法研究

针对现有的全自动堆取料机技术的发展过程中存在料堆高程模型获取困难、测量装置环境适应性差、成本高和模型精度低的问题,提出利用77 GHz毫米波雷达、差分北斗和角度编码器的集成技术获取大型料堆表面的离散点云数据。推导出多传感数据融合获取离散点云数据的公式,并提出采用量子化鸽群优化Kriging插值算法获取料堆的数字高程模型(DEM),采用交叉验证的方式对比分析了优选参数后改进的普通Kriging、普通Kriging、反距离加权、基于三角剖分的线性和自然邻域插值算法,改进后的Kriging插值算法均方根误差低于0.37 m,均方误差低于0.14 m,均方根误差相比普通Kriging插值算法降低了39.9%。在现场的测试过程中,该方法可不受天气和粉尘的影响得到料堆的DEM,能够满足堆取料机全自动项目对精度的需求。

一种基于电离层扰动校正抑制扩展多普勒杂波方法

鉴于由多径传播产生的扩展多普勒杂波(SDC)制约了采用一维线阵天线的混合天地波雷达系统在船舶目标探测方面的实际应用,根据SDC在临近距离和方位单元之间的相关性校正电离层扰动,提出了一种基于电离层扰动校正多径SDC抑制方法,与已有多径SDC抑制方法相比,该方法不受SDC频谱模型限制.理论分析和仿真结果验证了该方法的有效性.

天地波组网雷达同步控制系统设计

天地波组网高频地波雷达采用天波发射、地波接收和地波发射、地波接收的形式实现对海洋表面动力学参数如海洋表面流场、风场等的监测,具有覆盖面积广、回波蕴含信息丰富等特点。由于采用收发分置模式,这种组网雷达需要解决接收站与发射站、以及多个接收站之间的同步问题,主要有时间、频率和相位三大同步。针对探测海洋动力学参数的要求,分析了天地波组网雷达对同步的需求,提出了同步控制系统的设计方案,包括基于授时GPS实现的系统外同步设计以及基于FPGA实现的系统内同步设计,并给出了相应的硬件和软件实现以及闭环和外场测试结果。该方案解决了天地波组网同步问题,海边进行的天地波组网现场实验也证明了该方案的正确性。

天地波雷达回波的直达波抑制

高频天地波雷达是一种天发地收的新体制雷达,其信号传播信道主要包括电离层反射传播信道和海面绕射传播信道。电离层反射造成信号相位污染以及多径效应,接收机所接收到的天波直达波会发生频移和展宽,其强度一般远高于海洋回波,受污染后的直达波将会覆盖部分回波信息,影响海洋回波/海面目标的提取。本文根据天地波雷达直达波特性,提出了基于距离域自适应滤波抑制天地波雷达中的直达波强干扰的方法。该方法选择只含有直达波或直达波旁瓣信号的邻近距离元,作为自适应对消器的输入信号,实现天地波雷达回波信号中直达波及其旁瓣信号的抑制。实测结果表明,该方法能够很好的对直达波进行抑制,有利于海洋回波/海面目标信息的提取。

高频天/地波雷达海面风向、洋流反演试验研究

高频天/地波雷达是近年来提出的一种新的雷达探测体制,其海杂波包含丰富的海态信息.为研究该体制雷达在海态探测中的应用,在海面风向、洋流反演方法研究基础上,利用高频天/地波探测试验系统开展海态反演试验研究,依据接收到的海杂波信息,获得海面风向和径向洋流信息,并与海上实测资料进行对比.对比试验结果表明两者具有较好的一致性,高频天/地波雷达用于海洋状态观测具有一定的可行性.

天地一体化超视距雷达的激励源设计

针对单通道天地一体化超视距雷达不能多站组网的问题,设计了一种新型的激励源系统。系统利用现场可编程门阵列(FPGA)和通用串行总线(USB)实现多路发射通道控制,并通过直接数字式频率合成器(DDS)产生初始相位周期变化的线性调频波。理论分析表明,回波信号经过两次频谱变换能产生特定的多普勒频移,从而在多普勒频谱上被展开,实现信号多发一收。实验结果验证了激励源设计的可行性,可用于多站同步观测。