高頻地波雷達(dá)工作在短波波段（3～30 MHz）,能夠?qū)崿F(xiàn)對海面目標(biāo)和低空飛行器的超視距探測,是對國家200海里專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)大范圍海域進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測的一種有效手段。但高頻地波雷達(dá)所處的電磁環(huán)境較為復(fù)雜,易受到諸如短波電臺、海雜波、電離層雜波及工業(yè)干擾等多種外部干擾的影響,從而制約了高頻地波雷達(dá)的探測性能。這其中,電離層雜波以其存在時間長、覆蓋范圍廣等眾多特點(diǎn),成為了影響高頻地波雷達(dá)探測性能的主要因素。已有的雜波抑制方法主要根據(jù)電離層雜波的時頻域、空域極化域等特性進(jìn)行抑制,取得了一定的效果,但由于受到實(shí)際陣列性能的制約及陣列非理想因素（幅相不一致性、存在互耦效應(yīng)等）的影響,這些雜波抑制方法的實(shí)際效果受到限制。本課題圍繞高頻地波雷達(dá)中的電離層雜波,從極化陣列特性的角度出發(fā),致力于研究符合實(shí)際陣列接收數(shù)據(jù)特性的抗雜波方法,并在不增加雷達(dá)接收系統(tǒng)硬件成本和復(fù)雜度的前提下設(shè)計孔徑更長的極化稀疏陣列。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究符合實(shí)際極化稀疏陣列模型的電離層雜波抑制方法。全文的主要研究內(nèi)容如下:首先,本文研究基于共點(diǎn)式雙極化L陣的電離層雜波抑制方法。該共點(diǎn)式極化陣列由相互正交的均勻線陣組成,每個陣元上放置... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

帶有E層雜波的回波信號幅度隨脈沖數(shù)的變化

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文第二步，根據(jù)式(2-1)，可解出信號的俯仰角和方位角分別如下θ=arcsincos2α+cos2β,cosβ=sinθsin(2-2)和=arctan(cosβ/cosα)cosα>0arctan(cosβ/cosα)+180cosα<0(2-3)這里arctan(·)∈[90,90]。在原始RD譜中（如圖2-3所示），設(shè)定功率門限對該圖中的距離-多普勒單元做能量上的提取，獲取被電離層雜波污染的距離-多普勒單元，然后將這些提取的距離-多普勒單元做DOA估計，得到該單元的俯仰角和方位角，然后將每個距離-多普勒單元上信號的俯仰角和方位角根據(jù)數(shù)值大小用不同顏色表征，就得到信號在距離-多普勒域上的俯仰角譜和方位角譜，分別如圖2-5和圖2-6所示[13]。為了方便對比，我們在上述圖中加入了對海雜波和目標(biāo)信號的DOA估計。圖2-5俯仰角譜Fig.2-5Thepitchanglespectrum圖2-6方位角譜Fig.2-6Theazimuthanglespectrum圖2-5中俯仰角0對應(yīng)天頂方向，90對應(yīng)水平方向。圖2-6中0對應(yīng)主陣列法線方向，即指向海面正前方。圖2-5顯示，在可接受的估計誤差范圍內(nèi)，電離層雜波的俯仰角較小，表明雜波主要來自接近天頂?shù)姆较�，而海雜波和目標(biāo)信號的俯仰角很大，這表明它們來自海面方向。從圖2-6可以看到，目標(biāo)信號和海雜波的方位角主要集中在正負(fù)45之間，而每片若干連續(xù)距離-多普勒單元中的電離層雜波方位基本一致，但不同區(qū)域的電離層雜波卻對應(yīng)于不同的方位角，表明不同區(qū)域的電離層雜波是由不同的電離層反射產(chǎn)生的，且每片電離層對應(yīng)的方位角不同。-20-

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文普勒單元的極化參數(shù)統(tǒng)計起來取平均值，作為這片雜波的極化估計值。作為對比，我們將一并展示海雜波和目標(biāo)信號的極化特性[13]。圖2-8極化角譜Fig.2-8Thespectrumofpolarizationangle圖2-9極化角相差譜Fig.2-9Thespectrumofpolarizationphasedelay類似RD譜，每個距離-多普勒單元上不同的顏色表示極化角和極化角相差不同的數(shù)值大小，這就得到雜波在距離-多普勒域上的極化角譜和極化角相差譜，其結(jié)果如圖2-8和圖2-9所示[13]。圖2-8顯示電離層雜波的極化角與海雜波及海面信號差異明顯，同時連續(xù)存在電離層雜波的距離-多普勒單元上的極化角幾乎一致。從圖2-9也可以看到每片電離層雜波的極化角相差也基本保持一致，并與海雜波和海面信號差異明顯。電離層雜波與目標(biāo)信號在極化域上各參數(shù)的巨大差異為基于極化信息研究抗雜波方法奠定了物理基矗2.2.5抑制電離層雜波面臨的主要問題從上一節(jié)的分析可以看出，電離層雜波在RD譜上常常占據(jù)并連續(xù)覆蓋多個距離-多普勒單元。特別是F層雜波，不僅覆蓋的距離-多普勒單元較多，而且往往出現(xiàn)在較遠(yuǎn)的距離單元上，同時能量較強(qiáng)，極大地影響了高頻地波雷達(dá)超視距探測的性能。鑒于此，如何有效地抑制電離層雜波成為了改善高頻地波雷達(dá)探測能力的關(guān)鍵。如前一章所述，盡量目前研究人員從多個角度提出了很多較為有效地抗雜波的方法，但從可靠性和有效性來看，對電離層雜波的抑制仍存在很多問題。歸結(jié)起來主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）電離層雜波本身的復(fù)雜性增加了抗雜波算法的設(shè)計難度。電離層雜波的復(fù)雜性主要表現(xiàn)為其分布的廣泛性，時域上的非平穩(wěn)性，空域上的不確定性和傳-22-


本文編號：3003966