本文關(guān)鍵詞：天發(fā)地收高頻雷達展寬海雜波建模與抑制技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于天波發(fā)射-地波接收組合傳播模式下的高頻超視距雷達兼具天波傳播距離遠、覆蓋范圍大以及地波繞海面?zhèn)鞑シ�(wěn)定的雙重優(yōu)點,并且具有雙基地雷達固有的隱蔽性和抗干擾能力。然而天發(fā)地收組合傳播模式下的海雜波受雙基地角以及電離層擾動等因素的復(fù)合影響,海雜波譜展寬嚴重且形態(tài)復(fù)雜,嚴重影響艦船目標的檢測。本文依據(jù)天發(fā)地收組合模式高頻雷達的探測原理,深入分析了海雜波展寬的內(nèi)在機理和特性,建立了展寬海雜波模型,在此基礎(chǔ)上開展了海雜波抑制方法研究,并利用實測數(shù)據(jù)分別對海雜波模型和抑制方法進行了驗證。本文的研究可為天發(fā)地收組合模式高頻雷達實現(xiàn)展寬海雜波背景下的目標檢測提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。本文圍繞以上研究內(nèi)容,開展的主要工作可概括如下:1、深入研究了天發(fā)地收組合模式下一階海雜波的展寬機理及特性。海雜波展寬機理及特性分析是后續(xù)展寬海雜波模型和海雜波抑制方法研究的重要理論依據(jù)。首先,結(jié)合該體制雷達的探測原理和幾何架構(gòu),依據(jù)雙基地海雜波諧振散射條件,分析了一階海雜波譜的展寬機理;其次,在綜合考慮多因素對海雜波復(fù)合作用的基礎(chǔ)上,推導了一階海雜波Bragg頻率的理論計算公式以及Bragg頻譜的展寬范圍;然后,分別對電離層、擦地角和雙基地角等單因素以及復(fù)合因素作用下的一階海雜波頻移和展寬特性進行了理論分析,同時仿真分析了不同距離和不同波束指向處海雜波的分布和展寬特性;最后,依據(jù)實測數(shù)據(jù)與理論分析結(jié)果進行了對比驗證。2、基于Bragg散射理論深入研究了天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的雙基地海雜波譜模擬方法。未受電離層擾動影響的理想寬波束下的海雜波譜展寬主要是由不同空間位置上的雙基地角引起的,此時窄波束情況下得到的海雜波譜模型將不能真實全面地反映海雜波譜形態(tài)。為全面分析和模擬天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的海雜波譜特征,首先在距離和固定的條件下,分析了一階海雜波的空間幾何分布以及理想窄波束下的散射頻率特性;然后,考慮到理想天波信號掠射海面時,由于接收寬波束覆蓋范圍的各分辨單元內(nèi)雙基地角度不同所引起的海雜波譜展寬特性,基于海雜波Bragg散射理論和散射區(qū)均分法建立了天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的海雜波功率譜模型;最后,依據(jù)系統(tǒng)布局仿真分析了一階海雜波譜的雙基地分布和展寬特性。這為后續(xù)建立基于雙基地角和電離層相徑擾動復(fù)合作用下的展寬海雜波模型提供一定的理論依據(jù)。3、基于電離層的傳播特性和擾動機理,分析了電離層相徑擾動對海洋回波譜的影響。電離層相徑擾動的本質(zhì)是電子濃度時變,導致相位路徑產(chǎn)生時變,從而引起回波譜展寬。因此,首先深入分析了電離層的介質(zhì)特性;其次,在深入研究電離層相徑擾動產(chǎn)生機理的基礎(chǔ)上,結(jié)合電離層混合結(jié)構(gòu)模型以及解析射線追蹤技術(shù),提出了基于電離層傳播特性的相徑擾動模擬方法,并仿真分析了不同的電離層擾動狀態(tài)對海洋回波譜的影響;最后,理論分析了電離層對天發(fā)地收組合模式下海雜波分辨單元的限制以及雷達可探測艦船的最小散射截面積(RCS)�；陔婋x層傳播特性的相徑擾動模擬方法為后續(xù)展寬海雜波的建模以及抑制方法研究提供了理論依據(jù)。4、在明確海雜波展寬機理的基礎(chǔ)上,根據(jù)前面研究的“天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的雙基地海雜波譜模擬方法”和“基于電離層傳播特性的相徑擾動模擬方法”,并綜合分析電離層相徑擾動以及雙基地角共同作用時對一階海雜波譜分布和展寬特性的影響,在此基礎(chǔ)上建立了天發(fā)地收組合模式下的展寬一階海雜波模型;然后,基于建立的展寬一階海雜波模型,依據(jù)具體的雙基地系統(tǒng)布局和電離層介質(zhì)參數(shù)仿真分析了雙基地角和電離層相徑擾動對海雜波譜的影響;最后,利用實測數(shù)據(jù)對一階海雜波分布和展寬特性的理論分析以及建立的展寬海雜波模型分別進行了驗證。一階海雜波展寬模型的建立將為后續(xù)相應(yīng)的海雜波抑制方法提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。5、根據(jù)天發(fā)地收組合模式高頻雷達一階海雜波的特性以及建立的展寬海雜波模型,從級聯(lián)抑制和聯(lián)合抑制兩種途徑探討了展寬海雜波的抑制方法。首先,介紹了展寬海雜波的級聯(lián)抑制處理整體方案;針對電離層相徑擾動引起的海雜波展寬情況,提出了基于S2-method級聯(lián)校正的電離層相徑擾動抑制方法;在電離層相徑擾動抑制的基礎(chǔ)上,針對雙基地角引起的海雜波展寬問題,基于海雜波的理論分布和多維特征,提出了基于前后向預(yù)測(FBLP)算法的雙基地海雜波抑制方法;接著,基于一階海雜波譜的空時耦合特性,采用降維的空時自適應(yīng)處理(STAP)—局域聯(lián)合處理算法(JDL)對展寬海雜波進行了空時二維聯(lián)合抑制,并仿真分析了不同的電離層擾動狀態(tài)對JDL算法抑制性能的影響,同時提出了基于先驗知識的海雜波抑制方法;最后,利用實測數(shù)據(jù)分別對上述理論仿真結(jié)果進行了驗證。
【關(guān)鍵詞】：天發(fā)地收組合模式高頻雷達 雙基地角 電離層相徑擾動 展寬海雜波模型 海雜波抑制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN958.93
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 第1章 緒論15-31
• 1.1 課題背景和意義15-17
• 1.1.1 研究背景15-17
• 1.1.2 研究目的和意義17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-26
• 1.2.1 天發(fā)地收混合體制高頻雷達研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.2 海浪回波特性及模擬方法研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.3 展寬海雜波的抑制技術(shù)研究現(xiàn)狀22-25
• 1.2.4 小結(jié)25-26
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)26-31
• 1.3.1 需要解決的問題26-27
• 1.3.2 本文結(jié)構(gòu)安排27-31
• 第2章 天發(fā)地收組合模式下海雜波展寬機理及特性分析31-52
• 2.1 引言31-32
• 2.2 天發(fā)地收混合體制高頻雷達概述32-35
• 2.2.1 系統(tǒng)布局和工作原理32-33
• 2.2.2 雷達方程及探測能力分析的基本模型33-34
• 2.2.3 定位原理34
• 2.2.4 信號處理的基本框架34-35
• 2.3 天發(fā)地收組合模式下一階海雜波展寬機理分析35-41
• 2.3.1 海雜波產(chǎn)生機理35-36
• 2.3.2 一階海雜波展寬的機理分析36-38
• 2.3.3 一階海雜波譜展寬的一般表達式38-41
• 2.4 一階海雜波頻移與展寬特性分析41-51
• 2.4.1 一階海雜波頻移理論分布特性分析41-43
• 2.4.2 一階海雜波理論展寬特性分析43-51
• 2.5 本章小結(jié)51-52
• 第3章 天發(fā)地收組合模式下展寬一階海雜波模型52-103
• 3.1 引言52-53
• 3.2 天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的雙基地海雜波譜模擬53-63
• 3.2.1 一階海雜波的空間幾何分布53-55
• 3.2.2 理想寬波束下的一階海雜波功率譜模型55-61
• 3.2.3 理想寬波束下的海雜波譜仿真分析61-63
• 3.3 電離層相徑擾動對海洋回波譜的影響研究63-89
• 3.3.1 電離層介質(zhì)特性介紹64-66
• 3.3.2 基于電離層傳播特性的相徑擾動模擬方法66-76
• 3.3.3 電離層相徑擾動對海雜波譜形態(tài)影響的仿真分析76-83
• 3.3.4 電離層對海雜波分辨單元的限制83-89
• 3.4 天發(fā)地收組合模式下的展寬一階海雜波模型89-95
• 3.4.1 一階展寬海雜波的仿真理論89-90
• 3.4.2 一階展寬海雜波的仿真模型推導及化簡90-95
• 3.5 天發(fā)地收組合模式下的展寬一階海雜波模型的仿真分析95-101
• 3.5.1 一階海雜波譜的雙基地特征仿真分析95-98
• 3.5.2 電離層擾動與雙基地角共同作用時海雜波譜仿真分析98-101
• 3.6 本章小結(jié)101-103
• 第4章 實測數(shù)據(jù)對海雜波特性及模型的驗證103-133
• 4.1 引言103
• 4.2 實驗系統(tǒng)布局及參數(shù)103-104
• 4.3 一階海雜波譜分布及特性分析的驗證104-116
• 4.3.1 一階海雜波譜分布特性的驗證105-108
• 4.3.2 一階海雜波譜展寬范圍的驗證108-111
• 4.3.3 一階海雜波展寬主導因素分析111-113
• 4.3.4 一階海雜波幅度統(tǒng)計特性113-116
• 4.4 一階展寬海雜波譜模型及譜特征的驗證116-132
• 4.4.1 一階海雜波譜的雙基地空間分布特性驗證117-120
• 4.4.2 不同電離層擾動對海雜波譜影響的驗證120-124
• 4.4.3 電離層擾動和雙基地角共同作用時對海雜波譜影響的驗證124-127
• 4.4.4 海洋動力學因素作用下的海雜波譜特征分析127-132
• 4.5 本章小結(jié)132-133
• 第5章 天發(fā)地收組合模式下展寬海雜波的抑制133-170
• 5.1 引言133-134
• 5.2 展寬海雜波的級聯(lián)處理134-154
• 5.2.1 展寬海雜波的級聯(lián)抑制處理方案134-135
• 5.2.2 基于S2-method級聯(lián)校正的電離層相徑擾動抑制方法135-139
• 5.2.3 基于FBLP算法的雙基地海雜波抑制方法139-145
• 5.2.4 理論仿真分析145-154
• 5.3 展寬海雜波的空時二維聯(lián)合處理154-161
• 5.3.1 局域聯(lián)合處理算法原理155-156
• 5.3.2 JDL算法性能分析156-158
• 5.3.3 電離層相徑擾動對JDL算法性能影響分析158-159
• 5.3.4 基于先驗知識的海雜波抑制方法159-161
• 5.4 實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果161-168
• 5.4.1 展寬海雜波的級聯(lián)抑制處理結(jié)果161-165
• 5.4.2 展寬海雜波的空時二維聯(lián)合抑制處理結(jié)果165-168
• 5.5 本章小結(jié)168-170
• 結(jié)論170-174
• 參考文獻174-185
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果185-188
• 致謝188-189
• 個人簡歷189

【參考文獻】

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本文編號：254783