高频地波雷达相干干扰抑制算法研究

发布时间：2020-05-22 05:24

【摘要】：高频地波雷达的工作频段为3-30MHz,处于该频段的电磁波在海洋表面传播时能量衰减小,利用该特性,高频地波雷达可对包括低空飞行物和舰船在内的海面目标实现超视距探测,同时,还给海洋动力学参数监测及海洋资源开发提供了有利的条件。因此,有关高频地波雷达的相关科研问题成为越来越多国家的研究热点。但是,高频雷达的工作频段决定了其在工作过程中会受到多种干扰的影响,这些干扰可能来自于短波电台,也可能来自于雷电等自然现象。这些干扰的存在,严重影响了雷达设备的正常工作,不利于目标检测。目前制约着高频地波雷达系统性能提升的最大因素是高频电磁波的传播介质电离层,经电离层远距离传播而产生的电台干扰,其时变、不稳定的特点,给干扰抑制带来了极大困难。本文围绕电离层干扰的空域抑制问题展开研究,主要工作归纳如下:首先,分析了目前应用较广的短波信道Watterson模型产生空域非平稳性的原理,在此基础上,结合短波干扰经电离层的传播过程,建立了一个新的电离层相干干扰模型。并将两模型与实际干扰空域特点进行比较,仿真结果表明:新的电离层相干干扰模型在空域非平稳方面的特性更符合实际传播结果。其次,针对常规自适应波束形成算法在抑制非平稳电离层干扰时存在的问题,本文提出了一种基于压缩感知和先验信息的稳健自适应波束形成算法。该算法首先利用压缩感知DOA估计方法,结合期望信号所在的角度区域这个先验信息,对存在误差的期望目标方向导量进行修正。接着继续利用该先验信息重构采样协方差矩阵,得到一种剔除期望目标信息,仅含有干扰及噪声信息的采样协方差矩阵。仿真结果表明:相比于原有的稳健算法,该算法具有更好的鲁棒性和更高的输出信干噪比。最后,对另一类非平稳干扰抑制算法:分段自适应波束形成算法进行研究。分析并比较了几种传统非平稳干扰抑制算法性能,并对此类算法产生影响目标检测的多普勒展宽的根本原因进行研究,提出了一种新的基于海杂波保持的电离层相干干扰抑制算法。仿真结果表明:该算法可以在抑制非平稳相干干扰的同时抑制海杂波展宽,弥补了传统方法存在的问题。
【图文】：

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图 2-1 高频地波雷达信号处理框图对整个流程进行描述：首先由雷达发射机发出 LFMCW 信号，再由放大器放大到一定倍数后利用天线发射到空中，经目标反射后进入接收天线，将进入到接收系统的信号与发射机产生的 LFMCW 基准信号进行混频并进行 A/D 转换后，最后对采样后的信号进行二维 FFT 处理，得到距离频率和多普勒频率，，将该结果进

二维FFT,幅度,二维

二维FFT后目标的距离-速度-幅度三维谱
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN958

【参考文献】