【摘要】：高頻雷達能夠突破地球曲率的限制,既能對視距之外的海面艦船目標和飛行目標進行檢測,還可應(yīng)用于海洋環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)視非法走私等各項民用事業(yè)中,在軍民兩用領(lǐng)域中都具有舉足輕重的作用。但高頻雷達所處的電磁環(huán)境十分惡劣,除了人為的射頻干擾外,突發(fā)的雷電沖擊和流星余跡等瞬態(tài)干擾使雷達回波譜基底大幅抬升,導(dǎo)致艦船目標信號被淹沒,對雷達探測性能造成嚴重影響,因此,瞬態(tài)干擾抑制算法的研究對實現(xiàn)高頻雷達全天候工作具有重大意義。鑒于高頻雷達一個距離-方位元內(nèi)存在多艘不同運動狀態(tài)艦船的情況時有發(fā)生,在繁忙的國際航道上尤其如此,因此,強雜波背景下的多目標檢測是高頻雷達走向?qū)嵱没年P(guān)鍵技術(shù),而目前國內(nèi)外針對該問題的研究還處于探索階段。本文的研究內(nèi)容就是在上述課題背景下提出來的,全文的主要貢獻總結(jié)如下： 1.對高頻雷達的復(fù)雜信號環(huán)境特性進行了研究 基于Barrick的高頻雷達海洋回波散射截面方程,綜合考慮海態(tài)(風(fēng)速、風(fēng)向和海流)、電離層相位污染和多模傳播等信號環(huán)境因素的影響,分別針對地波雷達和天波雷達提出了改進的海雜波模型。在改進模型的基礎(chǔ)上,從艦船目標探測速度盲區(qū)的角度,深入探討了各種信號環(huán)境因素對高頻雷達目標探測性能的影響,并基于實測的地波雷達和天波雷達數(shù)據(jù)分析了多種干擾的時域、頻域和距離-多普勒特性,為瞬態(tài)干擾抑制算法的研究做準備。 2.基于壓縮感知理論提出了一種高頻雷達瞬態(tài)干擾抑制的算法 針對未知稀疏度條件下的高頻雷達信號高精度重構(gòu),提出了一種改進的稀疏度自適應(yīng)匹配追蹤算法(MSAMP),理論分析和仿真結(jié)果表明,該算法在一定程度上解決了稀疏度自適應(yīng)算法(SAMP)對稀疏度的欠估計和過估計問題�；趬嚎s感知理論提出了一種高頻雷達瞬態(tài)干擾抑制方法,而MSAMP重構(gòu)算法的應(yīng)用,改善了常規(guī)的瞬態(tài)干擾抑制算法對時域缺損信號進行預(yù)測恢復(fù)時準確性較差,且需要較長信號樣本的問題。通過對實測天波雷達和地波雷達數(shù)據(jù)中瞬態(tài)干擾的抑制,驗證了該算法的有效性和優(yōu)越性。 3.基于時頻分析方法和圖像處理技術(shù)提出了一種高頻雷達多目標檢測算法 針對高頻雷達目標非徑向勻速運動產(chǎn)生的機動效應(yīng),建立了對應(yīng)的目標運動學(xué)模型和回波模型,著重分析了跨一階峰目標的多普勒擴展現(xiàn)象。基于S-method時頻分布和Radon變換,提出了一種多目標檢測算法--RRST法,使時頻面的多目標檢測轉(zhuǎn)換為Radon域峰值點的識別。仿真實驗和實測數(shù)據(jù)分析,驗證了該算法不僅能減輕多分量信號造成的交叉項干擾,還能在低虛警條件下準確檢測到多目標信號,而且能對跨一階峰目標進行有效的檢測。 4.基于瞬時頻率曲線估計和恒虛警檢測技術(shù)提出了一種恒虛警多目標檢測算法 結(jié)合RS-method時頻分布和Viterbi算法提出了一種新的瞬時頻率(IF)估計方法-RSMVF,降低了海雜波對IF估計精度的影響。基于目標IF曲線時頻能量與噪聲IF曲線能量的差異,提出了RSMVF恒虛警多目標檢測算法。該算法通過對IF曲線時頻能量累積,并進行門限檢測,克服了RSMVF算法無法剔除虛警的缺陷,而逐次檢測、逐次置零的方式使該方法能夠檢測多目標信號,且不需要提供目標個數(shù)先驗信息。以實測數(shù)據(jù)為背景的仿真研究表明,該方法能準確檢測到多目標,并能獲得較準確的目標運動參數(shù)。 5.基于瞬時頻率曲線估計和線性擬合優(yōu)度檢驗理論提出了一種自適應(yīng)多目標檢測算法 基于目標信號IF和噪聲IF的線性特征差異,結(jié)合線性擬合優(yōu)度檢驗理論,提出了一種自適應(yīng)的多目標檢測算法。采用當(dāng)前數(shù)據(jù)的前5場數(shù)據(jù)作為參考數(shù)據(jù),對各場數(shù)據(jù)中的仿真目標進行低門限檢測,并統(tǒng)計其IF曲線的樣本可決系數(shù),從而得到自適應(yīng)檢測門限,結(jié)合逐次檢測、逐次置零的方式使該算法能對多目標實現(xiàn)自適應(yīng)檢測。以實測數(shù)據(jù)為背景的仿真研究表明,在不提供目標個數(shù)先驗信息時,能自適應(yīng)檢測到強雜波背景中的多目標信號。 6.對比了本文提出的三種多目標檢測算法性能,給出了在實際目標探測中算法選擇的優(yōu)先順序 考慮到目前針對高頻雷達多目標檢測的研究還很少見,因此,僅針對本文提出的三種多目標檢測算法進行性能分析,通過在實測的海雜波背景中添加仿真目標進行檢測實驗,結(jié)果表明在實際的高頻雷達多目標檢測中三種算法的優(yōu)先選擇順序為：RRST法RSMVF自適應(yīng)法RSMVF恒虛警法。
【圖文】：

】天波雷達與地波雷達探測模式示意圖

圖1.2 ECRS發(fā)射陣列圖1.3 ECRS接收陣列圖1.4 WCRS發(fā)射陣列圖1.5 WCRS接收陣列在AN/FPS-118雷達建成之后，美國海軍在阿拉斯加的阿姆奇特卡島部署了一部由雷神公司設(shè)計制造的可搬遷式天波超視距雷達（ROTHR)，，代號為AN/TPS-71。該雷達只擔(dān)負戰(zhàn)術(shù)任務(wù)，用于支援美國海軍的戰(zhàn)斗機群和發(fā)現(xiàn)從各方向逼近威脅美國海軍艦隊的艦只和飛機，能給予艦隊指揮官較長的預(yù)警時間。在弗吉尼亞進行的試驗表明：ROTHR系統(tǒng)在一個特定區(qū)域內(nèi)對目標的檢測和跟蹤概率滿足美國海軍的指標要求。在試驗過程中曾經(jīng)成功跟蹤過某一區(qū)域中的24艘艦船。圖1.7和圖1.8給出了 AN/TPS-71系統(tǒng)的部署示意圖和接收天線陣列
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.51

【參考文獻】

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本文編號：2576723