雙基地高頻地波雷達(dá)海雜波特性研究.pdf

1、海雜波是高頻地波雷達(dá)艦船目標(biāo)檢測(cè)的主要背景，一階海雜波形成速度檢測(cè)盲區(qū)，在此背景下檢測(cè)艦船目標(biāo)，需要進(jìn)行一階海雜波檢測(cè)或者通過雜波抑制處理使目標(biāo)同雜波分離。多維雜波特征是雜波檢測(cè)以及雜波抑制的基礎(chǔ)和理論依據(jù)。雙基地高頻地波雷達(dá)一階海雜波多普勒頻移受雙基地角、洋流、風(fēng)向、地形和雙基地布局等多重因素影響，其雜波特性相對(duì)單基地復(fù)雜得多，對(duì)目標(biāo)檢測(cè)造成的影響也更嚴(yán)重。本文以岸基雙基地高頻地波雷達(dá)系統(tǒng)為背景，從理論模型上探討雙基地海雜波特性，并在

2、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中驗(yàn)證理論分析的結(jié)論；同時(shí)，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析雙基地海雜波多維特征并探討雜波抑制方法，為雜波檢測(cè)提供理論依據(jù)。
　　本文首先定量分析了雙基地海雜波譜展寬特性，給出了譜寬度空間分布特征。雙基地高頻地波雷達(dá)距離分辨率和角度分辨率通常較低，雜波單元上的雙基地角會(huì)引起海雜波譜擴(kuò)展。對(duì)于這種譜擴(kuò)展，傳統(tǒng)方法是把距離分辨率和角度分辨率分開來(lái)研究的，而實(shí)際上雜波單元上雙基地角的變化范圍由二者共同決定，因而傳統(tǒng)方法導(dǎo)出的結(jié)論很難與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相

3、吻合。本文通過分析雙基地角在雜波單元上的變化范圍，給出了Bragg線寬度同雜波單元所在空間位置的關(guān)系，即展寬效應(yīng)空間分布。分析表明：譜展寬效應(yīng)在發(fā)射機(jī)附近以及基線附近表現(xiàn)最為明顯，雙基地一階海雜波在距離-多普勒(RD)譜上表現(xiàn)為兩條逐漸向零頻收斂但漸近展寬的曲線帶。這種譜展寬會(huì)惡化譜形態(tài)，但惡化的譜形態(tài)究竟會(huì)造成多大程度的影響，需要根據(jù)雜波譜能量分布特征(即雜波譜形態(tài)特征)來(lái)確定。
　　能夠描述海雜波譜形態(tài)特征的數(shù)學(xué)模型是海面散射

4、系數(shù)。已有的海面散射系數(shù)模型都是基于窄波束的。所謂窄波束是指把雜波單元上的雙基地角視為常量。譜寬度空間分布特征表明：忽略雙基地角的影響而把雜波單元當(dāng)做窄波束來(lái)處理，無(wú)法反映雜波譜的真實(shí)形態(tài)。本文把雙基地角當(dāng)做變量來(lái)處理(即寬波束)，利用Gill窄波束雙基地海面散射系數(shù)模型，通過細(xì)分波束的方法建立了寬波束散射系數(shù)模型和功率譜模型。仿真譜表明寬波束模型能夠反映上述譜寬度空間分布特征。
　　實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：上述譜展寬特性及寬波束海

5、面散射系數(shù)模型反映的雜波譜形態(tài)特征與實(shí)際雜波譜形態(tài)特征具有較好的吻合度，這證實(shí)了雙基地海雜波譜展寬特性分析的合理性及寬波束模型的有效性，從而也說明，寬波束模型在反映雜波譜真實(shí)形態(tài)上優(yōu)于窄波束模型。
　　由于理論分析和建模無(wú)法反應(yīng)洋流、風(fēng)場(chǎng)切變和雙基地布局時(shí)的地形地貌等因素對(duì)譜形態(tài)產(chǎn)生的影響，因而基于實(shí)測(cè)譜數(shù)據(jù)對(duì)這些因素形成的譜形態(tài)特征進(jìn)行分析，系統(tǒng)地提取了雙基地海雜波譜多維特征。
　　理論分析和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明雙基地海雜波特征不

6、同于單基地，在多重因素影響下，基于理論預(yù)測(cè)值的雜波檢測(cè)方法失效，因而Bragg峰經(jīng)常被當(dāng)做目標(biāo)來(lái)檢測(cè)和跟蹤。針對(duì)這一問題，本文提出了基于海雜波特征等先驗(yàn)知識(shí)及Clean算法的雙基地海雜波抑制方法，探討了MUSIC算法用于雙基地海雜波抑制的可行性，并提出了結(jié)合Clean算法和MUSIC算法的聯(lián)合雜波抑制方法。數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明：上述方法能夠有效抑制雙基地海雜波。
　　結(jié)合理論分析和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理，本文根據(jù)理論模型和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)探索的多維雜波