【摘要】：近幾十年來,高頻地波雷達(dá)逐漸發(fā)展起來,作為一種超視距雷達(dá),能夠?qū)π滦偷暮Ｑ髣恿W(xué)參數(shù)(風(fēng)場、浪場、流場)進(jìn)行目標(biāo)檢測。鑒于雷達(dá)工作的外部環(huán)境較復(fù)雜,使得其在實(shí)際的應(yīng)用中受到了各種各樣的限制。在復(fù)雜的外部環(huán)境條件下,高頻地波雷達(dá)的性能受到了嚴(yán)重的影響,雷達(dá)有效探測距離變短,雷達(dá)回波譜的質(zhì)量變差,使得后續(xù)針對海態(tài)信息的提取以及檢測跟蹤目標(biāo)變得更加艱難。本文將以信號處理的角度出發(fā),針對如何提高高頻地波雷達(dá)的工作性能展開深入的研究。課題的具體工作可分為以下幾部分:第一:針對抑制雷達(dá)接收回波譜中的Es層電離層雜波及其一跳、二跳回波,課題提出了基于距離相關(guān)性的雜波對消算法,核心是利用電離層相鄰距離元的強(qiáng)相關(guān)性進(jìn)行對消處理。在此基礎(chǔ)上,提出了利用Es層電離層雜波及其一跳、二跳回波之間的互相關(guān)性完成對消的改進(jìn)算法。第二:由于海浪回波譜中的電離層雜波的非平穩(wěn)性很強(qiáng),單一的處理方法對抑制其干擾的效果不是很明顯。本課題提出了一種多域結(jié)合的算法,即基于時頻域的特征值分解算法,基本原理是在脈沖域和多普勒域?qū)夭ㄗV分別運(yùn)用特征值分解方法處理回波信號。第三:在抑制弱電離層干擾方面,算法核心是閾值分割,利用其分割回波數(shù)據(jù),對于分割后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù),再進(jìn)行雜波檢測,檢測出電離層和海雜波的對應(yīng)區(qū)域,消除電離層雜波,保留海雜波,從而完成對弱電離層雜波干擾的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)處理。第四:本課題提出了一種雜波感知對消算法,該算法能自動識別接收到的雷達(dá)回波信號中是否存在Es層電離層雜波,并實(shí)現(xiàn)對電離層雜波的消除,從而提高后續(xù)海態(tài)反演的精度。第五:為了判斷基于距離相關(guān)性的雜波對消改進(jìn)算法與基于時頻域的特征值分解算法的有效性,將對抗干擾前后的回波信號進(jìn)行海態(tài)反演。反演主要是針對海流徑向流速的提取,通過提取效果的對比來驗(yàn)證算法的性能。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN958
【圖文】：

圖 2-1 電離層雜波單跳傳播路徑出了電離層 Es雜波可能存在的 4 種單跳傳播形式[50]，離層雜波的主要傳播路徑，被叫做直接路徑。路徑 3 是，路徑 4 是雷達(dá)—海面—電離層—雷達(dá)，因均涉及天波被叫做混合路徑。研究表明，路徑 1 和路徑 2 能夠產(chǎn)生其距離分布較集中[45,50]。而混合路徑產(chǎn)生的雜波會呈現(xiàn)強(qiáng)度較弱。因電離層的結(jié)構(gòu)與形式較為復(fù)雜，可能存在會存在單分量、多分量或色噪聲的形式。然而在實(shí)際情的強(qiáng)反射作用使得 Es層的多跳雜波會經(jīng)常在單跳層多倍況下，規(guī)則分布的電離層雜波，其在時頻面上的分布形多個電離層反射點(diǎn)存在時，其分布結(jié)構(gòu)中將呈現(xiàn)多個時均勻狀態(tài)時，其分布形式則呈現(xiàn)色噪聲形式，不再是時雜波抑制對于天波雷達(dá)來說，是無線電波傳播的信道，而對地波個獨(dú)立的干擾源，嚴(yán)重影響了地波雷達(dá)接收觀測海洋信

1L（2-4）為電離層雜波子空間。消除電離層雜波的手段則是將原其正交子空間，抑制其所處的距離元上的電離層雜波。得到正交HP I V V處理的距離元經(jīng)正交投影處理后為：Hk k k ky Px x VV x以上算法推導(dǎo)的基本過程，可以得到基于距離相關(guān)性的雜波對如下所示：圖 2-2 基于距離相關(guān)性的雜波對消算法究結(jié)果 1：取 2016 年 4 月 10 日下午 19 點(diǎn) 19 分實(shí)測數(shù)據(jù)，繪制其第 6 。

m、360km等距離的電離層能量很強(qiáng)。根據(jù)其分布特性，能夠發(fā)現(xiàn)這雜波呈現(xiàn)長條狀的時頻脊的分布形成。因此，認(rèn)為120km處存在的是 雜波，因 Es層電離層雜波的強(qiáng)反射作用，認(rèn)為250km、360km處存在跳回波及二跳回波。從圖 2-3 中觀察電離層在 RD 譜中的成像，能夠發(fā)現(xiàn)，零頻附近的電離，且關(guān)于零頻部分對稱。根據(jù)上述算法基本原理，對圖 2-3 中的 Es層聚集區(qū)雜波進(jìn)行處理。本課數(shù)據(jù) 1 的實(shí)際情況，令r 為 5，即選擇各個待處理單元的上下相鄰 5 個考距離單元。按照基于距離相關(guān)性的雜波對消算法的步驟，先對待檢雜波檢測，遍歷檢測區(qū)域的各個距離門。根據(jù)算法基本原理，將電離的距離門和與其相鄰的上下 5 個距離門共 11 個距離門內(nèi)的回波設(shè)定為對參考矩陣進(jìn)行特征值分解，取其中特征值中前 6 個最大的其對應(yīng)的電離層雜波的特征向量。再將原始回波投影到它的正交子空間上，抑距離元上的電離層雜波，正交處理后則得到抑制后的海浪回波譜。算如圖 2-4 所示：

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2772360