電離層(Ionosphere)是近地空間環(huán)境的關(guān)鍵層次之一,對(duì)電離層的探測在無線通信,導(dǎo)航定位等領(lǐng)域具有重要的價(jià)值。非相干散射雷達(dá)(ISR)已成為電離層探測的重要地面設(shè)備。鑒于ISR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和探測目標(biāo)的復(fù)雜性,雷達(dá)探測性能的仿真,電離層參數(shù)的提取以及誤差分析都是該領(lǐng)域內(nèi)的重要研究問題。本文中,依據(jù)回波信噪比和相對(duì)誤差,建立了信噪比、探測精度、探測距離和積累時(shí)間之間關(guān)系的模型,開展了探測性能仿真的研究。此外,研究了電離層參數(shù)提取過程中的算法和理論,并對(duì)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)提取和誤差分析。主要開展研究工作如下:第一部分:基于相控陣體制的三亞非相干散射雷達(dá)樣機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù),完成了雷達(dá)探測性能的仿真。建立了天線波束方向圖,考慮了不同掃描角度下探測性能的仿真以及晝夜變化等因素對(duì)探測性能的影響。仿真中,雷達(dá)波束的天頂角大于23°時(shí)探測性能有明顯削弱。夜間的探測性能較白天弱,可通過增加非相干積累時(shí)間對(duì)夜間探測性能的削弱進(jìn)行補(bǔ)償。第二部分:研究了功率譜和模糊函數(shù)理論。基于功率譜法參數(shù)提取過程,結(jié)合非線性最小二乘法(Levenberg-Marquardt method)與參數(shù)反演誤差分析理論,研究了功率譜的擬合過程,完成實(shí)測數(shù)據(jù)的參數(shù)提取和誤差分析。
【學(xué)位單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN958
【部分圖文】：

第 1 章 引言究是必要的，特別是前期雷達(dá)系統(tǒng)探測性能的仿真，后期實(shí)測信號(hào)數(shù)據(jù)的參取和誤差分析是該領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。1.2 非相干散射雷達(dá)研究概況1.2.1 非相干散射雷達(dá)的發(fā)展非相干散射雷達(dá)(ISR)是一種進(jìn)行電離層探測的大型地面雷達(dá)設(shè)備，可獲0～2000 公里高度內(nèi)的電子、離子的密度、溫度和離子組分及漂移速度等參量是，ISR 建造成本和運(yùn)營費(fèi)用較高，技術(shù)比較復(fù)雜。如今全球也僅有十余部SR 正在運(yùn)行，主要分布于美洲，歐洲，日本，俄羅斯等國，見圖 1.1。

的設(shè)計(jì)上引入了很多先進(jìn)理念[13,14]：采用模塊化的有源相控陣天線，天線陣分為128 子陣，每個(gè)子陣排布 32 個(gè)天線單元，陣面共計(jì) 4096 個(gè)天線單元(4096 個(gè)功率為 500W 的 T/R 組件)。這種模塊化設(shè)計(jì)和全固態(tài)發(fā)射技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)瞬間的天線波束合成和掃描，每個(gè)模塊間用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成數(shù)據(jù)交換，大大提高了信號(hào)與數(shù)據(jù)的處理效率。利用 EISCAT 三個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)，歐洲非相干散射雷達(dá)科學(xué)協(xié)會(huì)在高層大氣與電離層研究領(lǐng)域，很長一段時(shí)間處于世界領(lǐng)先地位，但近年來美國 AMISR 的雷達(dá)技術(shù)性能已經(jīng)超越現(xiàn)有的 EISCAT 雷達(dá)系統(tǒng)。為此，EISCAT 團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)周密詳盡的 EISCAT 雷達(dá)系統(tǒng)升級(jí)計(jì)劃：EISCAT-3D 計(jì)劃，目的是發(fā)展一種結(jié)合了高靈敏性、三維成像技術(shù)、干涉測量技術(shù)和多基地觀測的相控陣列雷達(dá)。EISCAT-3D 旨在建立一個(gè)對(duì)高緯地區(qū)大氣層和電離層進(jìn)行全面三維觀測的分布式相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)[15,16]。利用這一新的雷達(dá)技術(shù)，聯(lián)合最新的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)將會(huì)獲得較當(dāng)前雷達(dá)高十倍的時(shí)空分辨率，具備連續(xù)觀測能力，三維矢量漂移速度測量，短基線干涉測量能力；同時(shí)具備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問，自動(dòng)數(shù)據(jù)分析和廣泛的數(shù)據(jù)存檔設(shè)施。

第 1 章 引言測網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)用多種探測設(shè)備和手段，連續(xù)監(jiān)測地球中高層大氣、電離層、磁層、星際空間環(huán)境[18]。2012 年，在曲靖市建成了我國第一臺(tái)非相干散射雷達(dá)[19]，工作頻段 500MHz，峰值發(fā)射功率 2MW，采用口徑 29m 碟形天線，測量的高度范圍 90~1000km，開始了我國非相干雷達(dá)探測電離層的研究。2012 年，南昌大學(xué)承擔(dān)的國家 863 項(xiàng)目—電離層非相干散射軟件雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)[20]，項(xiàng)目研制了一部軟件化的非相干散射雷達(dá)(簡稱：軟件雷達(dá))，并配套建立了一套系統(tǒng)仿真與信號(hào)、數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。軟件雷達(dá)峰值發(fā)射功率為 500KW，工作頻率 500MHz，與常規(guī)的 ISR 相比軟件雷達(dá)建造成本和運(yùn)行費(fèi)用低，軟件化的控制使雷達(dá)操作靈活、連續(xù)的運(yùn)行，以及后續(xù)快速的信號(hào)數(shù)據(jù)處理[21]。2014 年，中科院地質(zhì)與地球物理研究所牽頭，聯(lián)合中國電子科技集團(tuán)第十四研究所和南昌大學(xué)申報(bào)了國家重大科研儀器研制項(xiàng)目——三亞非相干散射雷達(dá)(SYISR)，目前正在進(jìn)行天線系統(tǒng)子陣面的相關(guān)調(diào)試工作。SYISR 建成后，將是東亞低磁緯地區(qū)第一臺(tái)采用相控陣技術(shù)的非相干散射雷達(dá)，加強(qiáng)我國低緯地區(qū)的空間環(huán)境監(jiān)測，服務(wù)于該地區(qū)的通信和導(dǎo)航。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 魯自清;姚明;鄧曉華;;關(guān)于非相干散射雷達(dá)對(duì)電離層參數(shù)測量仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2017年01期

2 王海強(qiáng);;歐洲非相干散射雷達(dá)的早期歷史和最近十年來的工作[J];電波與天線;1995年01期

3 姚明;管煒;左銘;;非相干散射雷達(dá)探測回波信號(hào)快速提取仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2017年10期

4 史國寧;楊寶珠;;用非相干散射雷達(dá)對(duì)中層大氣的遙感[J];氣象科技;1980年S5期

5 金旺;楊玉峰;李清亮;趙有;吳健;;曲靖非相干散射雷達(dá)在空間碎片探測中的應(yīng)用[J];電子學(xué)報(bào);2018年01期

6 王椿年;利用數(shù)字頻高圖估算總電子含量[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);1994年04期

7 李慧霞;姚明;魏葵;;雷達(dá)探測高空大氣等離子體波形設(shè)計(jì)與仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2015年11期

8 金旺;吳振森;吳健;劉擁軍;孫明國;徐彬;李輝;周亮;;非相干散射雷達(dá)探測空間碎片實(shí)驗(yàn)研究[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

9 徐彬;王占閣;許正文;吳健;薛昆;;基于各向異性分布的非相干散射雷達(dá)譜仿真[J];空間科學(xué)學(xué)報(bào);2017年06期

10 代連東;丁宗華;王寧;林樂科;許正文;;曲靖非相干散射雷達(dá)的維護(hù)與故障修復(fù)[J];氣象水文海洋儀器;2017年01期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 金旺;極區(qū)地基雷達(dá)電離層特性和弱小目標(biāo)測量[D];西安電子科技大學(xué);2013年

2 陳光明;中低緯頂部電離層O~+場向擴(kuò)散通量研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙海龍;相控陣非相干散射雷達(dá)探測性能仿真與參數(shù)提取誤差分析[D];南昌大學(xué);2019年

2 王亞杰;現(xiàn)代譜估計(jì)方法在QJISR信號(hào)處理中的應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2018年

3 郭雅靜;非相干散射雷達(dá)信號(hào)處理分析與研究[D];南昌大學(xué);2018年

4 管煒;非相干散射雷達(dá)系統(tǒng)仿真與參數(shù)反演技術(shù)研究[D];南昌大學(xué);2017年

5 趙博;非相干散射雷達(dá)信號(hào)采集與存儲(chǔ)技術(shù)研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 王凱麗;非相干散射雷達(dá)電離層參數(shù)提取方法研究[D];南昌大學(xué);2017年

7 王瑋;非相干散射雷達(dá)信號(hào)處理算法研究與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2011年

8 李聰;非相干散射雷達(dá)弱信號(hào)處理方法的研究[D];南昌大學(xué);2015年

9 杜鑫;非相干散射雷達(dá)信號(hào)處理軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

10 張梁民;非相干散射雷達(dá)譜分析與信號(hào)處理方法研究[D];南昌大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2844799