岛基高频地波雷达接收天线阵校正方法研究

发布时间：2017-08-18 23:18

  本文关键词：岛基高频地波雷达接收天线阵校正方法研究

  更多相关文章： 高频地波雷达 线阵误差校正 圆阵误差校正 幅度相位误差 互耦误差

【摘要】：高频地波雷达是新体制雷达,具有全天候、低成本、超视距等特点。现有的高频地波雷达系统多采用线型接收阵列,这种布阵方式要达到较高的角度分辨能力,需要很大的阵列面积,对于安装于海岛的高频地波雷达而言,很难提供充足的场地来安装接收阵列。圆型接收阵凭借其优良的超方向特性成为雷达布阵领域的研究热点。本文重点解决接收阵列误差带来的方位判断不准确问题,在分析阵列误差影响的基础上,研究了适用于线型接收阵列的校正方法,又为圆型接收阵的应用做了基础性的研究。针对阵列幅度相位误差与互耦误差的影响,本文以八元均匀线阵为模型,从方向图畸变的角度分析了给定误差容忍度的情况下,阵列方向图畸变的边界。理论推导证明无论是幅度相位误差还是互耦误差,只要它们在误差容忍度内符合随机分布的特点,其对阵列方向图的影响边界只与误差容忍度有关,而且这两种误差同时影响时的畸变量,是各自影响时的畸变量之和再加上它们的乘积。最后使用仿真实验验证上述结论。针对现有的线型接收阵,本文首先对幅度相位误差校正算法做了对比分析,并引入空间时频分布矩阵改进了传统校正算法,使得算法对信号信噪比的要求降低约5d B,对相位误差的校正能力提升约10度。然后又研究了校正快拍的提取方法,分别实现了使用海杂波、船目标、电离层做校正源时的信号快拍提取。最后通过本文方法校正后的目标方位与船讯网提供的目标方位的对比,证明了本文方法的有效性。针对圆型接收阵的研究,本文重点解决了阵列小型化带来的互耦加剧问题。首先使用改进等效电路法分析了阵列互耦误差模型,并使用HFSS仿真得到的互阻抗变化规律简化了圆型接收阵的互耦模型。其次对互耦系数估计算法进行了对比分析,得到遗传算法相较于级联法的角度校正精度更高。最后通过构造的迭代模型,将互耦系数估计与幅度相位误差估计进行了模块化分离,使互耦影响下的圆型阵列校正方法更加灵活,并通过仿真实验与实测数据处理证明了该圆型阵列校正方法的有效性。
【关键词】：高频地波雷达 线阵误差校正 圆阵误差校正 幅度相位误差 互耦误差
【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】：2016
【分类号】：TN958
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 幅相校正算法的研究现状10-11
• 1.2.2 互耦校正算法的研究现状11-12
• 1.2.3 HFSWR校正源选择方法的研究现状12
• 1.3 课题的来源及研究内容12-13
• 1.4 论文结构安排13-14
• 第2章 阵列误差模型及影响分析14-27
• 2.1 接收阵列与误差模型14-18
• 2.1.1 线型接收阵的数学模型14-15
• 2.1.2 圆型接收阵的数学模型15-17
• 2.1.3 幅相误差模型17
• 2.1.4 互耦误差模型17-18
• 2.1.5 包含两种误差的阵列信号模型18
• 2.2 经典的测角理论18-21
• 2.2.1 常规波束形成18-20
• 2.2.2 MUSIC算法20-21
• 2.3 阵列误差影响分析21-25
• 2.3.1 幅相误差对阵列方向图的影响23-24
• 2.3.2 互耦误差对阵列方向图的影响24-25
• 2.4 阵列校正效果的评价参数25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 线型接收阵的校正方法研究27-51
• 3.1 幅相误差的校正算法27-32
• 3.1.1 特征结构法27-29
• 3.1.2 联合估计法29-31
• 3.1.3 计算机仿真31-32
• 3.2 基于空时频理论的校正算法改进32-35
• 3.2.1 空间时频分布理论及算法描述32-33
• 3.2.2 计算机仿真及算法性能分析33-34
• 3.2.3 改进算法存在的问题34-35
• 3.3 校正源的选择35-45
• 3.3.1 基于海杂波的阵列校正36-39
• 3.3.2 基于船目标的阵列校正39-41
• 3.3.3 基于电离层的阵列校正41-45
• 3.4 联合AIS数据录取实验45-48
• 3.5 数据处理软件设计48-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第4章 圆型接收阵的校正方法研究51-72
• 4.1 互耦误差的分析理论51-57
• 4.1.1 等效电路法分析原理51-52
• 4.1.2 等效电路的模型改进52-54
• 4.1.3 两种互阻抗定义54-55
• 4.1.4 圆阵的HFSS仿真及互耦模型简化55-57
• 4.2 互耦系数的估计算法57-64
• 4.2.1 级联法57-60
• 4.2.2 遗传算法60-62
• 4.2.3 计算机仿真62-64
• 4.3 互耦影响下的圆型阵列校正64-71
• 4.3.1 互耦存在下的幅度与相位校正64-65
• 4.3.2 联合校正算法65-67
• 4.3.3 仿真分析与实测验证67-71
• 4.4 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学期间发表的论文及其他成果78-80
• 致谢80

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周涛;孔庆国;钱一婧;施春荣;;高频地波雷达技术及其发展趋势[J];雷达与对抗;2008年04期

2 杨跃萍;杨波;付佳;;企研携手,成功抢占高端电子科技先机 新型高频地波雷达诞生始末[J];中国军转民;2009年05期

3 叶春明;卢雁;;高频地波雷达发展动向与分析[J];舰船电子工程;2010年01期

4 吴世才,杨子杰,文必洋,石振华,田建生,高火涛,吴雄斌;高频地波雷达的东海试验[J];武汉大学学报(理学版);2001年01期

5 吴世才,杨子杰,文必洋,石振华,田建生;高频地波雷达信号波形分析[J];武汉大学学报(理学版);2001年05期

6 吴雄斌,文必洋,吴世才,高火涛,陈化;宽波束高频地波雷达海面回波谱的数值模拟[J];武汉大学学报(理学版);2001年05期

7 高火涛,柯亨玉,杨子杰,吴世才,候杰昌;高效紧凑的高频地波雷达天线阵列设计[J];电子学报;2002年06期

8 何亮;陈泽宗;柯亨玉;;多通道高频地波雷达接收机系统的总线选择[J];电子测量与仪器学报;2005年03期

9 郭汝江,袁业术,权太范;高频地波雷达飞行小目标跟踪方法研究[J];电子学报;2005年09期

10 毛兴鹏,戴伏生,于长军;高频地波雷达电台干扰的抑制[J];系统工程与电子技术;2005年02期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 安同一;厉伟;宋海平;;高频地波雷达测量近海海况[A];1993年全国微波会议论文集（下册）[C];1993年

2 桂任舟;杨子杰;吴雄斌;;基于虚拟仪器技术的高频地波雷达系统的实现[A];中国仪器仪表学会2005年学术年会测控技术与节能环保学术会议论文集[C];2005年

3 吉会峰;张春琳;刘吉堂;;苏北海域高频地波雷达海流探测误差分析[A];中国海洋学会2013年学术年会第14分会场海洋装备与海洋开发保障技术发展研讨会论文集[C];2013年

4 陈聪;柯亨玉;龚子平;;小型宽带高频地波雷达发射天线设计[A];2009年全国天线年会论文集（上）[C];2009年

5 敖振浪;何艳丽;周武;;高频地波雷达探测海面风场对比试验及误差分析[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会（第二卷）[C];2010年

6 敖振浪;何艳丽;周武;;高频地波雷达探测海面风场对比试验及误差分析[A];2010中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2010年

7 曾美艳;李扬;张宁;李木飞;;基于动态编程的高频地波雷达检测性能分析[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集（上册）[C];2007年

8 熊毅;徐正;王静;程明虎;;数字下变频技术在高频地波雷达中的应用研究[A];第三届全国虚拟仪器大会论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 记者 袁雪梅　实习生 刘白柳 通讯员 彭昌清;高频地波雷达项目签约宜昌[N];三峡日报;2008年

2 李旭晔 汪立宜;助力国产高频地波雷达发展[N];中国海洋报;2013年

3 通讯员 章徼　记者 叶晨阳;全省首个高频地波雷达落户温岭[N];台州日报;2011年

4 ;我国高频地波雷达浮出水面[N];北京科技报;2001年

5 本报记者 刘志伟;为广袤的海疆装上千里眼[N];科技日报;2005年

6 龚向前;高频地波雷达研制成功[N];中国测绘报;2001年

7 记者 小明 通讯员 徐宁 张凯;我国海洋监测技术增添宜昌元素[N];湖北日报;2012年

8 龚向前 刘志伟;武汉大学研制出高频地波雷达[N];科技日报;2001年

9 张建良;七二四所研制出新一代数字化雷达[N];中国船舶报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李伦;高频地波雷达海洋动力学参数反演与应用方法研究[D];武汉大学;2013年

2 徐兴安;浮标式高频地波雷达若干信号处理问题研究[D];武汉大学;2014年

3 孙明磊;船载高频地波雷达海面电磁散射及风向提取研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 赵晨;变频高频地波雷达海态反演技术的研究与应用[D];武汉大学;2012年

5 朱大勇;高频地波雷达在近海区域的应用研究[D];厦门大学;2008年

6 黄晓静;多频高频地波雷达目标检测与跟踪技术研究[D];武汉大学;2010年

7 杨俊;高频地波雷达干扰抑制方法研究[D];武汉大学;2004年

8 刘斌;分布式高频地波雷达阵列误差有源校准[D];武汉大学;2012年

9 何缓;双基地高频地波雷达海洋环境监测若干问题研究[D];武汉大学;2012年

10 龙超;高频地波雷达阵列优化与校正算法研究[D];武汉大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵彩凤;高频地波雷达海上目标航迹探测算法研究[D];内蒙古大学;2015年

2 张润彬;高频地波雷达复杂背景杂波信息提取[D];哈尔滨工业大学;2015年

3 李发宗;基于极化信息的高频地波雷达目标检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

4 莫期坚;高频地波雷达方位超分辨算法的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

5 褚晓慧;岛基高频地波雷达天线研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 赵慧俊;高频地波雷达舰船目标检测研究[D];南京航空航天大学;2014年

7 刘玉鑫;高频地波雷达海面风场反演研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

8 曹红燕;基于雷达遥感的北部湾海洋特性提取与分析[D];广西师范大学;2015年

9 张晓莹;高频地波雷达目标航迹跟踪滤波算法应用研究[D];中国石油大学(华东);2014年

10 王超;高频地波雷达目标检测与跟踪一体化探测方法研究[D];中国海洋大学;2015年

，

本文编号：697348