天發(fā)地收高頻雷達展寬海雜波建模與抑制技術(shù)研究.pdf

1、基于天波發(fā)射-地波接收組合傳播模式下的高頻超視距雷達兼具天波傳播距離遠、覆蓋范圍大以及地波繞海面?zhèn)鞑シ€(wěn)定的雙重優(yōu)點，并且具有雙基地雷達固有的隱蔽性和抗干擾能力。然而天發(fā)地收組合傳播模式下的海雜波受雙基地角以及電離層擾動等因素的復合影響，海雜波譜展寬嚴重且形態(tài)復雜，嚴重影響艦船目標的檢測。本文依據(jù)天發(fā)地收組合模式高頻雷達的探測原理，深入分析了海雜波展寬的內(nèi)在機理和特性，建立了展寬海雜波模型，在此基礎(chǔ)上開展了海雜波抑制方法研究，并利用實測數(shù)

2、據(jù)分別對海雜波模型和抑制方法進行了驗證。本文的研究可為天發(fā)地收組合模式高頻雷達實現(xiàn)展寬海雜波背景下的目標檢測提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
　　本文圍繞以上研究內(nèi)容，開展的主要工作可概括如下：
　　1、深入研究了天發(fā)地收組合模式下一階海雜波的展寬機理及特性。海雜波展寬機理及特性分析是后續(xù)展寬海雜波模型和海雜波抑制方法研究的重要理論依據(jù)。首先，結(jié)合該體制雷達的探測原理和幾何架構(gòu)，依據(jù)雙基地海雜波諧振散射條件，分析了一階海雜波譜

3、的展寬機理；其次，在綜合考慮多因素對海雜波復合作用的基礎(chǔ)上，推導了一階海雜波Bragg頻率的理論計算公式以及Bragg頻譜的展寬范圍；然后，分別對電離層、擦地角和雙基地角等單因素以及復合因素作用下的一階海雜波頻移和展寬特性進行了理論分析，同時仿真分析了不同距離和不同波束指向處海雜波的分布和展寬特性；最后，依據(jù)實測數(shù)據(jù)與理論分析結(jié)果進行了對比驗證。
　　2、基于Bragg散射理論深入研究了天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的雙基地海雜波譜

4、模擬方法。未受電離層擾動影響的理想寬波束下的海雜波譜展寬主要是由不同空間位置上的雙基地角引起的，此時窄波束情況下得到的海雜波譜模型將不能真實全面地反映海雜波譜形態(tài)。為全面分析和模擬天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的海雜波譜特征，首先在距離和固定的條件下，分析了一階海雜波的空間幾何分布以及理想窄波束下的散射頻率特性；然后，考慮到理想天波信號掠射海面時，由于接收寬波束覆蓋范圍的各分辨單元內(nèi)雙基地角度不同所引起的海雜波譜展寬特性，基于海雜波 Br

5、agg散射理論和散射區(qū)均分法建立了天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的海雜波功率譜模型；最后，依據(jù)系統(tǒng)布局仿真分析了一階海雜波譜的雙基地分布和展寬特性。這為后續(xù)建立基于雙基地角和電離層相徑擾動復合作用下的展寬海雜波模型提供一定的理論依據(jù)。
　　3、基于電離層的傳播特性和擾動機理，分析了電離層相徑擾動對海洋回波譜的影響。電離層相徑擾動的本質(zhì)是電子濃度時變，導致相位路徑產(chǎn)生時變，從而引起回波譜展寬。因此，首先深入分析了電離層的介質(zhì)特性；其次

6、，在深入研究電離層相徑擾動產(chǎn)生機理的基礎(chǔ)上，結(jié)合電離層混合結(jié)構(gòu)模型以及解析射線追蹤技術(shù)，提出了基于電離層傳播特性的相徑擾動模擬方法，并仿真分析了不同的電離層擾動狀態(tài)對海洋回波譜的影響；最后，理論分析了電離層對天發(fā)地收組合模式下海雜波分辨單元的限制以及雷達可探測艦船的最小散射截面積(RCS)。基于電離層傳播特性的相徑擾動模擬方法為后續(xù)展寬海雜波的建模以及抑制方法研究提供了理論依據(jù)。
　　4、在明確海雜波展寬機理的基礎(chǔ)上，根據(jù)前面研究

7、的“天發(fā)地收組合模式理想寬波束下的雙基地海雜波譜模擬方法”和“基于電離層傳播特性的相徑擾動模擬方法”，并綜合分析電離層相徑擾動以及雙基地角共同作用時對一階海雜波譜分布和展寬特性的影響，在此基礎(chǔ)上建立了天發(fā)地收組合模式下的展寬一階海雜波模型；然后，基于建立的展寬一階海雜波模型，依據(jù)具體的雙基地系統(tǒng)布局和電離層介質(zhì)參數(shù)仿真分析了雙基地角和電離層相徑擾動對海雜波譜的影響；最后，利用實測數(shù)據(jù)對一階海雜波分布和展寬特性的理論分析以及建立的展寬海雜

8、波模型分別進行了驗證。一階海雜波展寬模型的建立將為后續(xù)相應(yīng)的海雜波抑制方法提供一定的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。
　　5、根據(jù)天發(fā)地收組合模式高頻雷達一階海雜波的特性以及建立的展寬海雜波模型，從級聯(lián)抑制和聯(lián)合抑制兩種途徑探討了展寬海雜波的抑制方法。首先，介紹了展寬海雜波的級聯(lián)抑制處理整體方案；針對電離層相徑擾動引起的海雜波展寬情況，提出了基于S2-method級聯(lián)校正的電離層相徑擾動抑制方法；在電離層相徑擾動抑制的基礎(chǔ)上，針對雙基地角引起