天地波混合雷達電離層雜波檢測及反演方法的研究

發(fā)布時間：2020-10-24 15:48

　　天地波混合雷達是一種新體制高頻超視距雷達,結(jié)合了高頻天波雷達與高頻地波雷達的特點,采用“天發(fā)地收”的探測原理,實現(xiàn)遠距離區(qū)域監(jiān)視與目標探測,同時還具有一定的反隱身能力,在科學研究與國防領域都有著廣闊的發(fā)展前景。天地波混合雷達接收信號回波譜中雜波背景更加復雜,海雜波與電離層雜波污染嚴重,影響了雷達的探測性能。而電離層雜波從產(chǎn)生機理上可以看作是一種“電離層探測回波”,在頻譜上與有著類目標的特性,因此可認為雜波中也包含了電離層信息。研究回波譜中電離層雜波的檢測和反演方法,不僅能夠作為一種電離層異常狀態(tài)的探測手段,拓展了雷達的應用范圍,也為電離層雜波的抑制提供了一定的先驗知識。本文從天地波混合雷達信號模型入手,從天波和地波兩個階段對雷達信號路徑進行了分析。結(jié)合電離層結(jié)構(gòu)特性與電磁波傳遞特性,基于球面坐標體系推導了天波路徑與地波路徑的計算方法;基于電離層雜波產(chǎn)生機理假設推導了相應的雜波信號路徑模型。接著,從電場的角度出發(fā),推導了FMCW信號下的天地波混合路徑接收信號頻譜模型;引入電離層反射系數(shù),在模型中直觀地體現(xiàn)了電離層對混合路徑信號的影響�；陔姶艌隼碚�,分析了電離層異常結(jié)構(gòu)體(雜波源)的電磁特性,給出了等效散射面積與反射系數(shù)的表達式。結(jié)合雜波信號路徑模型,沿用接收信號頻譜推導的思路,給出了雜波頻譜模型。最后,針對電離層雜波的特性,本文基于機器學習與神經(jīng)網(wǎng)絡的相關(guān)理論和工具研究了一種電離層雜波的檢測方法。將信號RD譜視作圖像,利用信號模型與雜波模型生成大量仿真RD譜樣本,完成對深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的遷移學習從而得到電離層雜波檢測器。同時在雜波檢測結(jié)果的基礎上,提出了一種電離層雜波的反演方法,利用雜波模型的仿真統(tǒng)計結(jié)果在多個維度上建立雜波特征與電離層異常參數(shù)之間的對應關(guān)系,雜波的檢測結(jié)果可以直接通過這幾層關(guān)聯(lián)獲取到對應的電離層異常狀態(tài)參數(shù)。基于實測數(shù)據(jù)的實驗證明了本文提出的電離層雜波檢測與反演方法的可行性。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN958
【部分圖文】：

形態(tài)圖,電離層,雜波,形態(tài)

c)“粗條” d)“豎紋”圖 1-2 幾種典型電離層雜波形態(tài)內(nèi)外研究現(xiàn)狀地波混合雷達回波譜中的電離層雜波是本課題的主要研究對象對雷達數(shù)據(jù)中的電離層雜波實現(xiàn)檢測與識別，利用提取出的雜，得出電離層異常的狀態(tài)參數(shù)。下面主要從天地波混合雷達、波反演三個方面介紹相關(guān)領域的發(fā)展研究現(xiàn)狀。高頻天地波混合雷達發(fā)展概述地波混合雷達作為一種新體制高頻超視距雷達，其研究在二十發(fā)展起來，在這領域有研究的國家不多，主要有中國、俄羅斯加拿大等對高頻雷達需求較大的國家。這些國家在高頻地波雷雷達方面的技術(shù)基礎高，研究水平先進，因此近十年在天地波究成果也較為豐碩，但公開的不多。

譜圖,雷達仿真,數(shù)據(jù)源,電離層