高频地波超视距雷达频率监测子系统的研究

发布时间：2017-09-02 09:18

  本文关键词：高频地波超视距雷达频率监测子系统的研究

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【摘要】：高频地波超视距雷达是一种新体制雷达,被广泛用于军事上,主要任务是探测和跟踪飞机、导弹和舰船等动态目标,特别是视距以外的低空飞行目标和海上运动目标。高频地波超视距雷达是在3～30MHz的短波内执行任务的,该频段利用率很高,电磁环境特别复杂,同时存在各种各样的干扰。为了保证高频地波超视距雷达在电磁环境复杂的短波段内正常工作,必须对其工作频段的“频谱”进行不间断、实时的监测,并从中选出能够可靠工作的“寂静”频率。本文的主要工作是联系实际的高频地波超视距雷达,研究其频率监测子系统。论文阐述了高频地波超视距雷达频率监测子系统的构成和特性,分析了其原理、工作时序和信号处理的流程,提出了其需要实现的功能。进而针对频率监测系统信号处理的具体实现功能完成了以下三个方面的工作。首先,深入研究了冲击干扰,主要是雷电的时频特性及雷电对频率监测子系统造成的影响,提出频域二重门限抗雷电算法,对雷电干扰的频段进行剔除。然后,对频率监测子系统的监测数据进行频谱预测。基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)方法在处理非平稳信号上的独特优势,以及极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)结构简单,能够快速预测的特点。本文提出使用EMD方法进行频谱数据预处理,采用ELM网络进行频谱预测的方法。仿真实验结果证明,相比于单一的ELM和传统的支持向量回归机(Support Vector Regression, SVR)预测方法,本文提出的EMD-ELM方法的预测效果更好。同时结合实际的连续处理场景,通过仿真实验研究了基于在线连续极限学习机(Online Sequential Extreme Learning Machine, OS-ELM)的频谱预测方法。最后,对频率监测子系统的选频方法进行了研究,并给出了选频的具体实现实例。论文基于滑窗法进行选频,使用滑窗得到频谱的平均功率谱和起伏度这两个重要要素并分别判出其分数,最终全面考虑两要素,算出各个滑窗应得的总分数,依据总分数判断出最佳工作频率。此外,使用实际的高频地波超视距雷达频率监测子系统收集的数据,进行选频预处理,基于滑窗选频法,依据选频的具体步骤,综合各项选频要求,分段选出雷达可用的“寂静”频点。
【关键词】：高频地波超视距雷达 “寂静”频率 抗雷电干扰 频谱预测 频率选择
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN958.93
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 引言9-13
• 1.1 课题的研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文的主要研究内容与结构安排11-13
• 第二章 高频地波超视距雷达频率监测子系统概述13-20
• 2.1 高频地波超视距雷达频率监测子系统的组成13-14
• 2.2 高频地波超视距雷达频率监测子系统的工作时序14-16
• 2.2.1 高频地波超视距雷达频率监测子系统的工作阶段划分14-15
• 2.2.2 高频地波超视距雷达频率监测子系统的数据采集时序15-16
• 2.3 高频地波超视距雷达频率监测子系统的信号处理过程16-20
• 2.3.1 接收时域数据的FFT谱分析16-17
• 2.3.2 频谱的补偿17
• 2.3.3 波束形成和频谱处理17-20
• 第三章 抗冲击干扰的分析和实现20-32
• 3.1 冲击干扰对频率监测子系统的影响20-23
• 3.1.1 近区雷电的特征及其对频率监测子系统的影响20-22
• 3.1.2 人为冲击干扰和中远区雷电的特征及其对频率监测子系统的影响22-23
• 3.2 抗冲击干扰的方法23-25
• 3.2.1 二重门限判断冲击干扰24
• 3.2.2 门限的确定24-25
• 3.2.3 二次门限判断雷电干扰25
• 3.3 剔除冲击干扰的方法与实验分析25-32
• 3.3.1 剔除冲击干扰后的信号处理方法25-26
• 3.3.2 剔除冲击干扰的实验分析26-32
• 第四章 高频地波超视距雷达频率监测子系统的频谱预测方法32-50
• 4.1 频谱预测方法概述32
• 4.2 经验模态分解方法32-37
• 4.3 极限学习机37-40
• 4.3.1 极限学习机的拓扑结构37-38
• 4.3.2 极限学习机的训练算法38-40
• 4.3.3 极限学习机的解的特性说明40
• 4.4 极限学习机的几种变形40-45
• 4.4.1 在线连续极限学习机(OS-ELM)40-43
• 4.4.2 动态极限学习机(D-ELM)43-45
• 4.5 基于极限学习机的高频地波超视距雷达频谱预测方法45-50
• 4.5.1 算法描述45-46
• 4.5.2 仿真实验与结果分析46-50
• 第五章 高频地波超视距雷达频率监测子系统的选频方法50-59
• 5.1 选频方案简介50-52
• 5.1.1 基于平均功率和方差的频率选择方案50
• 5.1.2 按照均值和极值比分块选取滑窗的方法50-52
• 5.2 基于滑窗的平均值和起伏度,采用最小均方误差的权系数的选频方案52-56
• 5.2.1 选频方法介绍52-54
• 5.2.2 滑窗的选择与分析54-55
• 5.2.3 滑窗选取频率方法的实现55-56
• 5.3 选频的具体实现56-59
• 5.3.1 选频预处理57
• 5.3.2 选频处理57-59
• 总结和展望59-60
• 参考文献60-62
• 在学期间的研究成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 郁发新,沈一鹰,刘永坦;适用于抗高频突发性冲击干扰的有效算法[J];系统工程与电子技术;2000年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 赵孔瑞;双基地高频地波雷达飞行目标高度估计研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王丽贤;时间序列预测技术研究[D];天津理工大学;2012年

2 付晓波;经验模态分解法理论研究与应用[D];太原理工大学;2013年

3 王尚昆;混沌时间序列预测模型研究[D];安徽农业大学;2013年

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本文编号：777682