MIMO-OTH雷達(dá)中的多模傳播與雜波抑制研究.pdf

1、天波超視距雷達(dá)（OTHR）的主要傳輸媒介是電離層。電離層具有分層結(jié)構(gòu)和非平穩(wěn)特性。電離層的分層結(jié)構(gòu)會引起多模傳播現(xiàn)象的產(chǎn)生；而其非平穩(wěn)特性使得雷達(dá)回波信號產(chǎn)生擾動，引起海雜波的多普勒擴(kuò)展，該擴(kuò)展使得雜波的頻譜與船艦等慢速目標(biāo)的多普勒頻譜接近或重疊，造成 OTHR對慢速船艦?zāi)繕?biāo)的檢測困難。而多模傳播使得雜波擴(kuò)展更為嚴(yán)重，導(dǎo)致 OTHR對慢速船艦?zāi)繕?biāo)的檢測更為困難。
　　采用多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)的OTHR（MIMO-OTH雷達(dá)

2、）可實現(xiàn)等效的非因果自適應(yīng)發(fā)射波束形成。該雷達(dá)可充分利用空域信息，對多模雜波進(jìn)行有效地抑制。針對 MIMO-OTH雷達(dá)中的多模雜波抑制問題，本文重點研究了基于盲源分離及稀疏重建的多模雜波抑制算法的可行性與有效性，主要得到了如下的研究結(jié)論和成果：
　　(1)在分析電離層特點及性質(zhì)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了多模傳播場景下的MIMO-OTH雷達(dá)信號模型。該信號模型表明：可用基于盲源分離的方法抑制多模擴(kuò)展雜波。該信號模型也為采用稀疏重建的方法抑制多

3、模雜波提供了理論支持。
　　(2)將盲源分離（BSS）中的二階盲辨識（SOBI）、基于特征矩陣的聯(lián)合近似對角化（JADE）和快速獨立分量分析（Fast-ICA）三種算法應(yīng)用于雷達(dá)陣列接收信號分離。仿真驗證了盲源分離在陣列信號處理中的可行性。但上述三種盲源分離算法，均不能分離相關(guān)源信號。針對該情況，提出基于空間平滑的改進(jìn)二階盲辨識新算法（SS-SOBI）。仿真結(jié)果表明，該算法能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)源與非相關(guān)源信號的有效分離，且具有很好的分離效

4、果，分離信號與源信號的相關(guān)系數(shù)均大于0.98。通過盲源分離算法分離混合的信號，從而實現(xiàn)多模雜波抑制，是本文抑制雜波的一個理念。具有優(yōu)良分離效果的這一特點，為基于盲源分離的多模雜波抑制算法的提出提供了一定的指導(dǎo)意義。
　　(3)提出基于 SOBI的多模雜波抑制算法。該算法不需要目標(biāo)的角度先驗信息，也不需要目標(biāo)回波的具體波形信息，且可以有效地抑制多模雜波。同時，該算法可保留雜波信息。在 MIMO體制下，以整體空間平滑的方法改進(jìn) SOB

5、I算法。同樣是采用空間平滑技術(shù)，與相控陣體制下的改進(jìn)不同之處在于具體的數(shù)據(jù)平滑方式。并提出基于 SS-SOBI的MIMO-OTH雷達(dá)多模雜波抑制算法。與基于SOBI的多模雜波抑制算法相比，基于 SS-SOBI的多模雜波抑制算法具有更好的多模雜波抑制效果，且使信雜比得到很大的提升（仿真中提高約10dB），更利于目標(biāo)檢測；在多模傳播情況下，該算法可有效地分離出兩個頻譜結(jié)構(gòu)相似的源信號，進(jìn)一步說明了該算法在多模雜波抑制方面的有效性及穩(wěn)健性。仿

6、真結(jié)果表明，基于 SS-SOBI的多模雜波抑制算法在低信噪比（SNR）環(huán)境下，仍具有較好的多模雜波抑制效果。此外，對于多模傳播與強(qiáng)相位污染并存的情況，提出先將各傳播路徑下的信號盲分離出來，再對包含目標(biāo)的信號進(jìn)行相位污染校正的新方法。相關(guān)仿真驗證了該方法的正確性。
　　(4)提出一種基于稀疏重建的MIMO-OTH雷達(dá)多模雜波抑制新算法，并闡述了該算法的原理，給出了其具體流程。該算法通過將二維稀疏角度搜索轉(zhuǎn)變?yōu)橐痪S稀疏角度搜索，降低了