【摘要】：近幾十年來(lái),高頻地波雷達(dá)逐漸發(fā)展起來(lái),作為一種超視距雷達(dá),能夠?qū)π滦偷暮Ｑ髣?dòng)力學(xué)參數(shù)(風(fēng)場(chǎng)、浪場(chǎng)、流場(chǎng))進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。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(cè)距離變短,雷達(dá)回波譜的質(zhì)量變差,使得后續(xù)針對(duì)海態(tài)信息的提取以及檢測(cè)跟蹤目標(biāo)變得更加艱難。本文將以信號(hào)處理的角度出發(fā),針對(duì)如何提高高頻地波雷達(dá)的工作性能展開(kāi)深入的研究。課題的具體工作可分為以下幾部分:第一:針對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)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(hào)。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(duì)于分割后的雷達(dá)回波數(shù)據(jù),再進(jìn)行雜波檢測(cè),檢測(cè)出電離層和海雜波的對(duì)應(yīng)區(qū)域,消除電離層雜波,保留海雜波,從而完成對(duì)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(duì)消算法,該算法能自動(dòng)識(shí)別接收到的雷達(dá)回波信號(hào)中是否存在Es層電離層雜波,并實(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)消改進(jìn)算法與基于時(shí)頻域的特征值分解算法的有效性,將對(duì)抗干擾前后的回波信號(hào)進(jìn)行海態(tài)反演。反演主要是針對(duì)海流徑向流速的提取,通過(guò)提取效果的對(duì)比來(lái)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：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(huì)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(huì)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(huì)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(shí)頻面上的分布形多個(gè)電離層反射點(diǎn)存在時(shí)，其分布結(jié)構(gòu)中將呈現(xiàn)多個(gè)時(shí)均勻狀態(tài)時(shí)，其分布形式則呈現(xiàn)色噪聲形式，不再是時(shí)雜波抑制對(duì)于天波雷達(dá)來(lái)說(shuō)，是無(wú)線電波傳播的信道，而對(duì)地波個(gè)獨(dú)立的干擾源，嚴(yán)重影響了地波雷達(dá)接收觀測(cè)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(guò)程，可以得到基于距離相關(guān)性的雜波對(duì)如下所示：圖 2-2 基于距離相關(guān)性的雜波對(duì)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(cè)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(zhǎng)條狀的時(shí)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(duì)稱(chēng)。根據(jù)上述算法基本原理，對(duì)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(gè)待處理單元的上下相鄰 5 個(gè)考距離單元。按照基于距離相關(guān)性的雜波對(duì)消算法的步驟，先對(duì)待檢雜波檢測(cè)，遍歷檢測(cè)區(qū)域的各個(gè)距離門(mén)。根據(jù)算法基本原理，將電離的距離門(mén)和與其相鄰的上下 5 個(gè)距離門(mén)共 11 個(gè)距離門(mén)內(nèi)的回波設(shè)定為對(duì)參考矩陣進(jìn)行特征值分解，取其中特征值中前 6 個(gè)最大的其對(duì)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)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王贊;陳伯孝;張各各;;高頻地波雷達(dá)射頻干擾分離方法研究[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

2 尚尚;張寧;李楊;;高頻地波雷達(dá)電離層雜波統(tǒng)計(jì)特性研究[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

3 尚尚;張寧;李楊;;高頻地波雷達(dá)中電離層雜波的檢測(cè)與特性分析[J];遙測(cè)遙控;2010年06期

4 錢(qián)玉瑩;王哲;;基于混沌理論的海雜波處理方案設(shè)計(jì)[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2010年06期

5 熊新農(nóng);萬(wàn)顯榮;柯亨玉;肖懷國(guó);;基于時(shí)頻分析的高頻地波雷達(dá)電離層雜波抑制[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2008年08期

6 沈偉;文必洋;李自立;黃曉靜;楊靜;;高頻地波雷達(dá)的電離層雜波識(shí)別新試驗(yàn)[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2008年01期

7 熊新農(nóng);柯亨玉;萬(wàn)顯榮;;基于特征分解的高頻地波雷達(dá)電離層雜波抑制[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2007年06期

8 文必洋,黃為民,王小華;OSMAR2000探測(cè)海面風(fēng)浪場(chǎng)原理與實(shí)現(xiàn)[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2001年05期

9 楊子杰,吳世才,侯杰昌,文必洋,石振華;高頻地波雷達(dá)總體方案及工程實(shí)施中的幾個(gè)主要問(wèn)題[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2001年05期

10 高火濤,吳世才,侯杰昌,楊子杰;高頻地波雷達(dá)天線陣方向圖的近場(chǎng)聚焦技術(shù)[J];武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版);2001年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 李倫;高頻地波雷達(dá)海洋動(dòng)力學(xué)參數(shù)反演與應(yīng)用方法研究[D];武漢大學(xué);2013年

2 吳敏;高頻地波雷達(dá)干擾與雜波抑制方法的研究[D];武漢大學(xué);2011年

3 李雷;高頻雷達(dá)自適應(yīng)抗干擾技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張磊;基于特征學(xué)習(xí)的雙站高頻地波雷達(dá)一階海雜波檢測(cè)技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2772360