天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术研究

合集下载

基于互信息理论的MIMO天波超视距雷达波形优化方法

基于互信息理论的MIMO天波超视距雷达波形优化方法罗杨;赵志钦【摘要】Multiple input multiple output (MIMO) sky-wave over-the-horizon radar (OTHR) transmits the wide beams with low gain at the transmitter, and achieves receiver beam-forming to get narrow beams with high gain. The MIMO technique is an ideal choice for OTHR to detect the target through the multi-layer ionosphere and suppress the strong clutters. This paper applies a two-layer ionospheric model in MIMO-OTHR, and proposes a mutual information method to adaptively optimize the waveforms in order to suppress strong clutters with high clutter-to-noise ratio (CNR). Numerical experiments show that this method improves range resolution and detection probability significantly. It also demonstrates that, by applying the optimization method, the multipath propagation can be utilized to enhance the radar performance.%多输入多输出(MIMO)天波超视距雷达(OTHR)技术在雷达发射端发射低增益宽波束，在接收端进行波束形成得到高增益的窄波束，可以满足多层电离层探测和杂波抑制的需求。

天波超视距雷达舰船目标检测特点及难点分析

第34卷第5期2020年10月空军预警学院学报Journal of Air Force Early Warning AcademyV ol.34No.5Oct.2020收稿日期：2020-07-29作者简介：崔晓梦(1983-)，女，讲师，博士，主要从事雷达通信一体化技术研究．天波超视距雷达舰船目标检测特点及难点分析崔晓梦1，严韬1，段广青2（1.空军预警学院，武汉430019；2.武警士官学校，杭州310000）摘要：为研究天波超视距雷达(OTHR)舰船目标检测问题，系统分析了目标特性、高频海杂波特性、电离层特性和干扰噪声特性，在此基础上讨论了OTHR 舰船目标检测的特点和难点，并结合计算机仿真给出了相应的结论．本文工作为后续研究OTHR 舰船目标检测方法提供了理论基础．关键词：天波超视距雷达；舰船目标检测；海杂波；电离层；相干积累时间中图分类号：TN958文献标识码：A文章编号：2095-5839(2020)05-0340-06随着海上武器平台和远洋航运的飞速发展，海面舰船目标监视受到世界各国的高度重视．天波超视距雷达(OTHR)工作在高频频段(3~30MHz)，利用大气电离层对高频电磁波的折射弯曲自上而下观察空中及海面目标，具有大范围、远距离、抗隐身、抗低空等优良的目标探测性能，在战略防空、反导预警、对海监视等方面具有突出作用[1]．利用OTHR 不仅可以对广阔海域内航空母舰战斗群以及各类大中型舰船目标进行监视，还能提供飞机、巡航导弹和弹道导弹等威胁目标的早期预警，是有效掌握制空/海权，应对战略打击的重要手段，具有极其广阔的应用前景．OTHR 目标检测采用多普勒域检测机制，相较于飞机和导弹2类快速运动的空中目标，舰船目标具有运动速度慢、多普勒频率低的特性．OTHR 舰船目标的检测背景为强大且复杂的海杂波，文献[2]通过实测数据分析了高频海杂波的多普勒分布特性和回波幅度特性，其结果表明海杂波在多普勒域表现为一段连续的多普勒谱，其中一阶海杂波表现为2个较窄的谱峰，二阶及高阶海杂波表现为一段具有多个尖峰但幅度低于一阶海杂波的连续谱．文献[3]运用电磁场理论推导了一阶和二阶海杂波散射截面积方程，从数学角度定量描述了高频海杂波多普勒谱．文献[4]基于归一化函数理论对高频海杂波多普勒谱模型进行了研究完善，使之更加契合OTHR 实测海杂波情况．文献[5]从OTHR 舰船目标的探测原理出发简要分析了OTHR 探测舰船目标的难点，文献[6]研究了不同风速条件下海杂波对高频雷达检测舰船目标的影响，并运用多普勒盲区(DBZ)来直观刻画OTHR 舰船检测性能．文献[7]将电离层引入海杂波模型，进一步研究了海态和电离层对OTHR 舰船检测的影响．同时，OTHR 工作的高频频带内还存在大量的外部干扰和噪声，限制了雷达工作参数的选择和接收机灵敏度[8-9]，也给OTHR 舰船目标检测带来严重影响．因此，对于OTHR 目标检测，相对于噪声背景下的机动目标检测，海杂波背景下的舰船目标检测更加困难．现有的OTHR 舰船检测问题研究分析仅针对特定问题展开，缺乏一定的系统性，为此本文基于OTHR 舰船目标检测问题，系统研究分析与之密切相关的目标特性和环境特性(海杂波特性、电离层特性、干扰噪声特性)，为后续研究OTHR 舰船目标检测方法奠定理论基础．1特性分析1.1舰船目标特性分析舰船目标作为基本探测对象，首先对其特性进行分析，主要包括雷达横截面积(RCS)特性和多普勒特性2个方面．1)RCS 特性理论上讲，舰船目标RCS 与雷达入射电磁波的频率、入射角，天线极化方式以及目标自身结构(包括形状、大小、吨位、材料等)紧密相关，而OTHR 工作在高频频段，大多数舰船目标的几何尺寸都处在散射能量的谐振区．本文采用海面目标RCS 的近似估计方法[10]来估计OTHR 舰船目标的RCS 值，通过估算得到中型、大型舰船的RCS 典型值分别约为30dBm 2和50dBm 2．DOI:10.3969/j.issn.2095-5839.2020.05.006第5期崔晓梦，等：天波超视距雷达舰船目标检测特点及难点分析3412)多普勒特性由多普勒频率的定义，可得f d =±2vr/λ=±2vλ-1cosθ(1)式中，vr为目标相对于雷达的相对速度，λ为雷达发射波长，v为目标的绝对速度，θ为目标运动方向和雷达波束的夹角，“±”表示目标背离或朝向雷达波束方向．由式(1)可以看出，舰船目标的多普勒频率与自身运动速度、方向以及雷达波长有关．与常规微波雷达的舰船检测相比，OTHR的波长较长，因此相同速度的舰船目标在OTHR中的回波多普勒频率要远小于微波雷达情形；与OTHR机动目标检测相比，舰船目标运动速度较慢，其回波多普勒频率远小于机动目标．因此，OTHR背景下的舰船目标属于低多普勒目标．1.2高频海杂波特性分析1)高频海杂波产生机理及多普勒特性依据布拉格散射理论[2]，海浪的运动可以表示为具有不同振幅、相位、频率和运动方向的随机过程的叠加，这些随机过程近似呈正弦波动．当海浪相邻波峰反射的无线电波产生后向谐振散射，使得各次回波信号同相位相加，从而产生一阶海杂波[3]，对应的多普勒频率可以表示为f b =±2vpλ-1cosβ=±v/Lc»±0.102(fcosβ)1/2(2)式中，vp表示海浪的相位传播速度，β为海浪与雷达照射方向的夹角，Lc 表示波浪长度，f为雷达工作频率(单位为MHz)，“±”号表示朝向和背离雷达波束的谐振海浪所产生的正负Bragg 峰．由式(2)可以计算得到，当雷达发射频率取5~30MHz时，一阶Bragg峰的多普勒频率为0.2281~0.5587Hz(假设夹角β=0°)．高频无线电波不仅与海浪存在一阶作用，产生一阶Bragg峰，同时还与海浪存在高阶作用，产生二阶及高阶海杂波．二阶及高阶海杂波分布在正负一阶Bragg峰附近，强度比一阶海杂波要弱，通常可用噪声近似代替．2)高频海杂波RCS特性高频雷达海杂波RCS计算的典型模型主要有Barrick模型[3]和Walsh模型[4]．由于Barrick模型可以看作是Walsh模型的近似，所以Walsh模型近年来被广泛应用．依据Walsh模型，高频海杂波RCS的计算表达式[4]为σc =σρpDφDρsecβ(3)式中，σ0=σ1+σ2为一阶和二阶后向散射系数之和，ρp为目标与OTHR接收阵列的射线距离，Dφ和Dρ分别表示雷达的方位与距离分辨单元．海面一阶后向散射系数σ1可表示为σ1(ωd)=16πk2Dρåm=±1S1(m k)k2.5g-1/2Sa2[Dρ(k-2k)/2](4)式中，ωd为多普勒角频率；k0为雷达入射波波数；Δρ为散射区长度；g为重力加速度；Sa(×)为sinc函数；S1(k)为海面重力波方向谱，k为波数为k的有向海表面波矢量，即k=|k|，当k=2k时产生一阶Bragg峰；m=±1分别表示正(m=1)负(m=-1)多普勒频率．二阶后向散射系数σ2可表示为σ2(ωd)=8πk2Dρåm1=±1åm2=±10¥ -ππ 0¥S1(m1k1)S1(m2k2)×ϒ2k2δ(ωd+m1(k1g)1/2+m2(k2g)1/2)×Sa2[Dρ(k-2k)/2]k1d k1dθk1d k(5)式中，ϒ为水波之间或水波与电磁波之间的耦合参数；δ(×)为Delta函数；k1和k2分别为2个有向海面重力波矢量，且有k1+k2=k，θk1表示有向海表面波矢量k1的方向角．1.3电离层特性分析1)电离层形态与传播机理电离层是由地球高层大气分子电离产生的自由电子、离子和中性分子等构成的能量较低的准中性等离子体区域．电离层的高度范围大约在60~1000km，根据层高以及电子浓度的不同，电离层可分为D层、E层、F层和上电离层，如图1所示．其中，D层是最低层，也是OTHR电磁波必须穿过的区域，其电子浓度最小；E层可分为稳定E层和突发E层(Es层)，其中稳定E层是反射OTHR电磁波的有效区域，但由于Es层的存在，其可覆盖的地面距离范围限制在2000km以内；F层是电离层电子浓度最大的一层，同时也是反射高频电磁波的最高层，F层可分为F1层和F2层，其可覆盖的地面距离分别为2000~3000km和3000~4000km；F2层以上为上电离层，该层不是OTHR的传输信道．１２３４５６１０ｋｍ４０ｋｍ９０ｋｍ６０ｋｍ图1电离层高度与电子浓度的关系由电离层传播理论可知，由于电离层的折射率小于1(空气的折射率约为1)，所以当电磁波空军预警学院学报2020年342从空气入射到电离层后其折射角会比入射角大．同时，由于电离层介电常数随着高度增加而减小，相应的折射率也随之减小，因此电磁波穿过不同高度的电离层是一个折射角不断增大的过程．设N i 为电离层的第i 个高度，φi 为电离层第i 个高度处的入射角，n i 为电离层的第i 个高度处的电子浓度，多层电离层介质的电磁波折射模型如图2所示(N 1<N 2<×××<N n -1<N n ，n 1>n 2>×××>n n -1>n n )．可以看出，随着折射角的增大，入射到电离层的电磁波射线与水平线逐渐逼近，当入射角φn =90°时，电磁波射线到达最高点并发生全反射．电磁波全反射后将会沿着之前的反过程折射到地面或海面，而后再次由电离层反射回OTHR 接收阵列，完成对监视区域的探测．１２Ｎ３ｎ图2多层电离层介质的电磁波折射模型2)电离层特性对OTHR 舰船检测的影响电离层是OTHR 必不可少的传输信道，但作为一种自然产生的媒质，除开具备的多层物理结构特性，电离层还具有随机、色散、时变、非均匀、非平稳和各向异性等特点．这些特性限制了OTHR 舰船目标检测性能的提升，主要原因在于电离层对雷达回波谱的污染，表现在以下2个方面．①电离层非平稳特性和非均匀特性易使OTHR 回波发生相位污染[11]，分为线性相位污染和非线性相位污染两类，其中，线性相位污染造成回波谱的频移，不改变其多普勒谱结构，即舰船目标回波和海杂波回波一起发生频移，此时仍能有效检测舰船目标，但会给目标的速度估计带来误差；非线性相位污染使得OTHR 回波信号的相干性受到破坏，相干积累效果变差，表现为回波谱展宽，其中海杂波谱的展宽将增大舰船检测的多普勒盲区，对OTHR 舰船目标检测有严重影响．②电离层多层结构特性易使电磁波在发射、散射、接收的过程中同时存在多种传播模式，产生多模传播污染[12]．若多模回波经过非主选电离层时发生线性污染，则回波谱出现多个海杂波谱峰，增大了对舰船目标的遮蔽区域；若多模回波发生非线性污染，则多模海杂波谱将严重展宽，形成多模扩展多普勒杂波(SDC)，严重影响舰船目标的检测．1.4高频干扰及噪声特性分析OTHR 工作在高频频段，在该频段内存在大量的高频干扰和噪声，主要包括流星余迹干扰、通信干扰、雷达干扰、电台干扰等多种无源或有源干扰以及宇宙噪声、大气噪声等外部噪声，这些外部干扰和噪声通常比OTHR 接收机内部噪声高20~40dB ，影响OTHR 舰船目标的检测性能．高频干扰和噪声对OTHR 舰船检测的影响主要表现在：①限制了OTHR 工作频率及带宽的选择．为了减小空间分辨单元内的海杂波能量，提高舰船目标的信杂比，OTHR 在探测舰船目标时通常采用较大的带宽以提高距离分辨力，但其频段内的高频干扰使得较宽的工作带宽总是难以得到．②降低了舰船目标检测概率．流星余迹干扰、电台通信干扰、雷达干扰等这类瞬态干扰，其强度通常与地/海杂波相当，且持续时间短，只存在部分距离单元，但其在多普勒域呈现出很宽的谱，当舰船目标落入与该类干扰相同的多普勒范围时，目标被掩盖而无法检测．而工业干扰、蓄意人为干扰等这类长干扰，其强度通常也较大，持续时间相对较长，对舰船目标检测的影响表现为掩盖目标回波或形成虚假目标．外噪声在时间和空间上是密布及杂乱无章的宽频谱结构，其功率电平通常比雷达接收机噪声电平高20dB 以上，是限制接收机灵敏度的主要因素．2OTHR 舰船目标检测难点分析根据上面对OTHR 舰船检测的目标与环境特性的分析，从整个雷达系统的角度出发，可以将OTHR 舰船目标检测归纳为如下6个特点：①低可观测性．主要指OTHR 背景下的舰船目标是低信杂比、低多普勒频率的观测目标．②多维性．OTHR 信号处理后得到的检测平面是多维的方位-距离-多普勒谱(ARD 谱)，检测将在多维平面进行．③时变性．主要指海杂波和电离层具有时变特性，使杂波谱发生展宽，增大舰船检测的多普勒盲区．④多层性．指的是电离层的多层结构特性，其产生的多模SDC 将严重影响舰船目标检测．⑤复杂性．是指OTHR 面临的复杂电磁环境，影响雷达工作参数的选取和舰船目标检测性能．⑥多源性．主要是OTHR 回波中存在多种信号，包含地杂波、海杂波以及各种干扰和噪声等，需采取有效手段加以区分或抑制．对于海杂波背景下的OTHR 舰船检测，尽管舰船目标相对飞机和导弹具有较大的RCS ，但其运动速度较慢，多普勒频率较低，目标回波易落入海杂波频谱范围，因此其检测性能主要受到信第5期崔晓梦，等：天波超视距雷达舰船目标检测特点及难点分析343杂比(SCR)的限制．根据OTHR 雷达方程，舰船目标回波的信杂比可表示为ρSCR =P t /P c =[P av G t G r T c λ2σt /(R 4(4π)3L s L p )]/[P av G t G r T c λ2σc /(R 4(4π)3L s L p )]=σt /σc(6)式中，P t 和P c 分别为目标和杂波的回波功率，P av 为雷达发射平均功率，G t 和G r 分别为发射与接收天线增益，T c 为相干积累时间，λ为雷达工作波长，σt 和σc 分别为舰船目标和海杂波的RCS ，R 为射线距离，L s 和L p 分别表示设备系统损耗和传播路径损耗．从式(6)可以看出，OTHR 舰船目标的回波SCR 取决于σt 和σc ．从舰船目标的探测原理可知，从理论上精确评估OTHR 舰船目标的探测能力是相当困难的，但通过回波信杂比来分析海杂波对舰船检测性能的影响是可行的．由前面分析可知，海杂波回波谱在不同的多普勒频率处的强度不同，因此对应的SCR 也不尽相同，当某多普勒频率f d 处的SCR 满足SCR 大于最低检测门限η时，即可认为该处的舰船目标能够被检测，最低检测门限的典型值η=12dB ；反之，如果该多普勒位置的SCR 小于门限η，则表示该处的舰船目标不能被检测．3仿真实验与分析本文通过对多普勒盲区的仿真来进一步分析OTHR 舰船检测的难点，其中舰船目标的RCS 取30dBm 2、50dBm 22个典型值，分别代表中型和大型舰船目标．设置仿真参数为：雷达工作频率为14.8MHz ，带宽为40kHz ，射线距离为2000km ，方位分辨力为0.5°，风向为30°．3.1海杂波的遮蔽效应对于既定参数的雷达发射系统，海杂波RCS 和海态信息紧密相关，此处以海态信息中的风速参量为例进行分析说明．设风速从4m/s 到20m/s 变化以模拟不同的海态，图3给出了不同风速下的海杂波多普勒谱和相应的目标多普勒盲区．由图3(a)可以看出，随着风速的增加，二阶海杂波的幅度和宽度都随之增大，而一阶海杂波的变化相对较小，这说明风速对二阶海杂波的影响较大．由图3(b)和图3(c)可以看出，当风速较低时，中型和大型舰船目标都仅受到一阶海杂波的遮蔽，以风速等于5m/s 为例(二级海态)，中型舰船目标的多普勒盲区为[-0.43，-0.37]Hz 和[0.37，0.42]Hz ，对应的速度盲区为[-4.34，-3.75]m/s 和[3.75，4.26]m/s ；大型舰船目标的多普勒盲区为[-0.41，-0.38]Hz 和[0.38，0.40]Hz ，相应的速度盲区为[-4.16，-3.85]m/s 和[3.85，4.05]m/s ．当风速为20m/s 时(七级海态)，中型舰船的多普勒盲区为[-0.58，-0.18]Hz 和[0.21，0.54]Hz ，对应的速度盲区为[-5.88，-1.82]m/s 和[2.13，5.47]m/s ；而大型舰船的多普勒盲区为[-0.49，-0.30]Hz 和[0.38，0.40]Hz ，相应的速度盲区为[-4.97，-3.04]m/s 和[3.85，4.05]m/s ．综上所述，在低海态情况下，中型舰船目标和大型舰船目标都仅受到一阶海杂波的遮蔽，随着海态等级的增大，海杂波发生扩展，其中尤以二阶海杂波的变化较为显著，对中型舰船目标的检测多普勒盲区也随之扩大，而大型舰船目标只有在很高的海态下其扩展的二阶杂波才会对检测盲区产生影响．需要说明的是，OTHR 的工作频率、带宽、海面风向、风速、洋流等都会对海杂４２０１８１６１４１２１０８６０-２-１２１５０４０３０２０１００-１０-２０多普勒频率／Ｈｚ风速／（ｍ／ｓ）-２-１０１２４６８１０１２１４１６１８２０风速／（ｍ／ｓ）多普勒频率／Ｈｚ４６８１０１２１４１６１８２０风速／（ｍ／ｓ）-２-１０１２多普勒频率／Ｈｚ(a)海杂波多普勒谱(b)中型舰船多普勒盲区(c)大型舰船多普勒盲区图3不同风速下海杂波多普勒谱和目标多普勒盲区波的RCS 产生影响，此处不再一一列出．3.2电离层污染对海杂波的调制效应本文以非线性相位污染为例进行说明．设风速取8m/s ，相位污染函数用a sin(2π×0.04t )表示，其中a 为相位污染的幅度值，此处a Î(0.5 5)．图4给出了不同非线性相位污染幅度下海杂波多普勒谱和相应的目标多普勒检测盲区．由图4可知，a =0.5时，中型舰船多普勒盲区为[-0.56，-0.30]Hz 和[0.32，0.46]Hz ，对应的速度盲区为[-5.68，-3.04]m/s 和[3.24，4.66]m/s ；此时大型舰船的多普勒盲区为[-0.42，-0.36]Hz ，相应的速度盲区为[-4.26，-3.65]m/s ．当a =5时，中型舰船的多普勒盲区为[-0.67，-0.11]Hz 和[0.14，0.61]Hz ，对应的速度盲区为[-6.79，-1.11]m/s 和[1.42，6.18]m/s ；空军预警学院学报2020年344０-２-１２１４０３０２０１００２．０１．００．５１．５２．５３．０３．５４．０４．５５．０多普勒频率／Ｈｚ相位污染幅度０．５１．０１．５２．０２．５３．０３．５４．０４．５５．００-２-１２１多普勒频率／Ｈｚ相位污染幅度０．５１．０１．５２．０２．５３．０３．５４．０４．５５．０相位污染幅度０-２-１２１多普勒频率／Ｈｚ(a)海杂波多普勒谱(b)中型舰船多普勒盲区(c)大型舰船多普勒盲区图4不同非线性相位污染幅度下海杂波多普勒谱和目标多普勒盲区此时大型舰船的多普勒盲区和相应的速度盲区分别为[-0.54，-0.24]Hz 和[-5.47，-2.43]m/s ．因此，当发生电离层非线性污染时，海杂波发生扩展，且随着相位污染幅度的增大其展宽效应也越显著，增大了OTHR 舰船检测的多普勒盲区．3.3相干积累时间的影响为了获得较高的频率分辨力和目标积累能量，OTHR 在检测舰船目标时多采用较长的相干积累时间(CIT)，通常在几十秒甚至分钟量级．然而长CIT 下的舰船检测面临着如下问题[13]：①降低了雷达对各子区的重访频率，导致目标跟踪性能与雷达监视范围的矛盾；②增加了电离层扰动发生的概率，导致海杂波谱的搬移和展宽，增大对舰船目标的遮蔽范围．基于此，近年来提出了短CIT 下OTHR 舰船目标检测方法，然而短CIT 检测同时也带来了新的问题，即由于回波数据量不足而导致的多普勒分辨力低的问题．因此，CIT 对OTHR 舰船目标检测的影响是双重的．设风速为8m/s ，CIT 从10s 到60s 变化，图5给出不同CIT 下的归一化海杂波多普勒谱，其中图5(b)电离层相位污染是采用正弦函数来模拟０-２-１２１多普勒频率／Ｈｚ４０３０２０１０５０６００-１０-２０-３０-４０-５０-６０-７０-８０-９０ＣＩＴ／ｓ(a)不考虑相位污染ＣＩＴ／ｓ多普勒频率／Ｈｚ０-１０-２０-３０-４０-５０-６０-７０-８０-９０(b)考虑相位污染图5不同CIT 下归一化海杂波多普勒谱相位污染，使其幅度和频率随CIT 呈线性变化(线性增长)，以此满足CIT 越长电离层相位污染变化越剧烈的实际情况．由图5(a)可见，在不考虑电离层污染时，随着CIT 的增加，多普勒分辨力逐渐提高，海杂波峰也更加尖锐，这也是传统OTHR 采用长CIT 的原因所在．但在实际中电离层的影响总是不可避免的，由图5(b)可以看出，此时海杂波多普勒谱的变化随CIT 的增大呈现出一个先变窄后展宽的过程，即海杂波多普勒谱在CIT 为10~20s 时的谱展宽程度要大于CIT 为20~30s 的谱展宽程度，这是因为在CIT 较短时，回波数据不足导致的谱展宽大于电离层相位污染对杂波谱的影响．但从30s 往后，随着CIT 的不断增加，海杂波多普勒谱的展宽越严重，这是由于此时相位污染对杂波谱的影响显著增强，成为海杂波谱展宽的主要因素．因此，在长CIT 下，OTHR 舰船检测需要克服电离层对海杂波谱的调制展宽影响，而在短CIT 下则需要解决由频谱分辨力不足引起的展宽影响．4结束语OTHR 通过高频电磁波在电离层的折射和反射来探测海面舰船目标，电离层、海杂波以及外部干扰和噪声都会对舰船目标检测性能产生影响，其中电离层和海杂波是影响OTHR 舰船检测性能的主要因素．本文系统分析了与OTHR 舰船目标检测息息相关的目标特性和环境特性，在此基础上详细阐述了OTHR 舰船目标检测的特点和难点，并通过计算机仿真对海杂波背景下的OTHR 舰船检测进行了直观显性分析．仿真结果验证了理论分析结果．下一步将针对上述难点问题展开OTHR 舰船检测方法的具体研究工作．参考文献：[1]周万幸.天波超视距雷达发展综述[J].电子学报,2011,39(6):1373-1378.第5期崔晓梦，等：天波超视距雷达舰船目标检测特点及难点分析345[2]BARNUM J R.Ship detection with high-resolution HFskywave radar[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering, 1986,11(2):196-209.[3]BARRICK D E.First-order theory and analysis of MF/HF/VHF scatter from the sea[J].IEEE Transactions on Anten-nas and Propagation,1972,20(1):2-10.[4]WALSH J,ZHANG Jianjun,GILL E W.High-frequency ra-dar cross section of the ocean surface for an FMCW waveform[J].IEEE Journal of Oceanic Engineering,2011, 36(4):615-626.[5]田明宏,吴洪,吴铁平.天波超视距雷达探测舰船目标的难点及关键技术研究[J].雷达与电子战,2009(3):21-26.[6]凡俊梅,焦培南,肖景明.海洋杂波对高频雷达检测海面上低速目标的影响[J].电波科学学报,1997,12(2):205-210.[7]罗欢,陈建文,鲍拯.电离层和海态对天波雷达多普勒谱的影响[J].信号处理,2014,30(5):489-497.[8]LIU Ziwei,SU Hongtao,HU Qinzhen.Radio frequency in-terference cancelation for skywave over-the-horizon radar [J].IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2016,13(3):304-308.[9]LUO Zhongtao,WU Taifeng,HE Zishu,et al.Extraction ofsea-clutter and RFI regions based on image segmentation for high-frequency sky-wave radar[J].IET Radar,Sonar and Navigation,2019,13(1):58-64.[10]周文瑜,焦培南.超视距雷达技术[M].北京:电子工业出版社,2008:49-53.[11]李雪,李吉宁,娄鹏,等.行波扰动对天波雷达慢速目标检测影响研究[J].电波科学学报,2015,30(2):295-299. [12]鲁转侠,柳文,李雪,等.基于时频分析的电离层多模污染抑制研究[J].空间科学学报,2017,37(1):50-58.[13]张晓华,盛文,王国师,等.积累点数对天波雷达探测性能的影响研究[J].现代雷达,2014,36(4):1-4.Research and analysis on ship targets detection for skywaveover-the-horizon radarCUI Xiaomeng1,YAN Tao1,DUAN Guangqing2(1.Air Force Early Warning Academy,Wuhan430019,China；2.Armed Police NCO Academy,Hangzhou310000,China)Abstract：In order to study the skywave over-the-horizon radar(OTHR)ship target detection,this paper sys-tematically analyzes the characteristics of target,high frequency sea clutter,ionosphere and interference noise,on the basis of which the characteristics and difficulties of OTHR ship target detection are discussed.Finally,the pa-per combines with computer simulation to present the corresponding conclusions.The paper provides a theoretical basis for the future research on OTHR ship target detection method.Key words：skywave over-the-horizon radar(OTHR)；ship targets detection；sea clutter；ionosphere；coherent integration time(CIT)《空军预警学院学报》声明近期有不法分子利用私人邮箱冒充我刊编辑人员收取作者审稿费、版面费等相关论文发表费用．本刊郑重声明，不收取作者任何费用(包括审稿费、版面费等)，敬请广大作者通过我刊公布的邮箱投稿，如有问题及时电话联系，谨防受骗．为强化学术诚信意识，维护学术期刊的严肃性和科学性，并向广大读者负责，本刊一直以来都利用“科技期刊学术不端文献检测系统(AMLC)”对所有来稿进行学术不端检测，论文复制比应不超过20%．《空军预警学院学报》编辑部。

天波超视距雷达海杂波的混沌动态特性分析

天波超视距雷达海杂波的混沌动态特性分析盛文;任吉【摘要】The chaotic dynamics of skywave over-the-horizon rader（OTHR）sea clutter is confirmed by using the Cao method for phase space reconstruction,calculating the maximum Lyapunov exponent by Rosenstein method and Kolmogorov entropy by an improved Grassberger-Procaccia algorithm（GPA） method and the characteristics of forecasts by RBF neural network of real OTHR sea clutter.Simulations show that the strange attractor of OTHR sea clutter has stable convergence correlation dimension,positive maximum Lyapunov exponent and positive Kolmogorov entropy,and the characteristics of short-term forecasts but long-term prediction,which clearly proves that the HF sea clutter is generated by a low dimension chaotic system.Then,a preliminary discussion of the influence caused by ionosphere on chaotic characteristics of OTHR sea clutter is conducted,which indicats that the ionosphere has a notable impact on the chaotic characteristics of OTHR sea clutter.The conclusions above are applicable in the research of modeling for HF sea clutter and target detection within HF sea-clutter background.%利用替代数据法对实测回波信号进行非线性检验,Cao方法进行相空间重构、Rosenstein小数据量法计算最大Lyapunov指数、改进的格拉斯伯格-庞加莱算法（GPA）计算Kolmogorov熵以及局部可预测性检验研究了高频天波雷达（OTHR）海杂波的混沌动态特性。

天波超视距雷达海杂波多普勒特性分析

中图分类号：Ｎ９８Ｔ５文献标识码：Ａ
ＣｈｒｃｅｉｔｃＡｎｌｓｓｏｅｕｔｒＤｏｐｅｉｔｆｒＯＴＨＲａａｔｒｓｉａｙｉｆＳａＣｌｔｅｐｌｒＳｈｆｏ
ＭＡｉ — ａＳＨＥＮＧｅＺＨＡＮＧｅ，Ｍｎｇｑｕｎ，Ｗｎ，ＷｉＺＨＥＮＧｎｓｎｇＬｏｇ— ｈｅ
波的三种情况，析了二阶海杂波的多普勒特性，指出了天波超视距雷达对海探测舰船目标的困难性。分并
关键词：波超视距雷达，阶海杂波，阶海杂波，射余角，谱勒频移天一二入多
ｗｈｉｈｔａｐｒａｌｓｄｔｅｐቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｎｃｐｌｆｔｉｓ－ｒｒｓａｃｕｔｅ ’ ｏｍｉｃｈｅｐｅｎａｙｅｈｉｉｅｏｈｅｆｒｔｏｄｅｅｌｔｒＳｆｒｎｇ，ｎｈｎｇｉｅｈｅｄｏｌｒａｄｔｅａｎｄｔｐｐｅ
Ｖｏ１３Ｎｏ４．５，．
火力与指挥控制
Ｆｒｏｔｏ＆ＣｍｍａｄＣｎｒｌｉＣｎｒｌｅｏｎｏｔｏ
Ａｐ２１ｒ．００
第３５卷第４期２１００年４月
文章编号：０２０４（０００ —０２０１０ —６０２１）４０８— ３
ｓｉｃａｃｒｔｆｈｒ—ｒｒｅｃｔｒｎｇｅｃｅｃｃｐｍｎｒａｇ．ｈｐｐｒｉｅｈｔｈｒｔｉｉｏｔｆｓｏｄａｌｔｉｎｉｉｎｅｏｌｅｔｙｎｌＴｅａｅｌｔｆａｅｓｃｅｉｔｅｓｕｅｏｖｎｄｍｅａｅｓｄ

天波超视距雷达原理

天波超视距雷达原理
天波超视距雷达（Over-the-Horizon Radar，简称OTHR）利用天波信号可以沿大气层的天顶反射和散射传播，实现对地面目标的侦测和跟踪。

天波超视距雷达的原理主要包括以下几个步骤：
1. 发射：雷达系统发送较高频率的连续波信号，一般在3MHz 到30MHz这个频率范围内。

这些天波信号可以经由天顶传播并沿大气层进行多次反射和散射。

2. 天顶反射和散射：天波信号到达电离层上限时，部分信号会被大气层顶部反射，从而向下发送。

此外，部分信号会因为电离层的扰动和不均匀性而发生散射，沿不同方向传播。

这两种传播方式可以使得雷达信号超过地平线，实现对地面目标的探测。

3. 接收与处理：雷达系统接收回波信号，并进行信号处理和分析。

回波信号中的目标信息被提取出来，包括目标位置、速度和其他特征。

这些信息可以被用于实现对地面目标的跟踪和定位。

需要注意的是，天波超视距雷达的性能和距离分辨能力受到多种因素的影响，包括频率选择、信号处理技术和电离层的变化等。

因此，在实际应用中，需要进行详尽的实验和数据分析，以优化雷达系统的性能和可靠性。

海上通信抗干扰技术研究

海上通信抗干扰技术研究【摘要】海防建设的首要目标是具备高超的卫星雷达探测和反探测技术，比如海上通信抗干扰技术中的高频地波雷达。

高频地波雷达可以超视距探测高频段垂直极化电磁波，进而探测海上舰船和低空飞行目标。

【关键词】海上通信抗干扰；高频地波雷达；杂波干扰抑制大气中的电离层存在长短不同的电波，反射雷达发射的各种信号，形成杂波，借助自身空间内的介质传播电台远距离发射的电波信号，将其反射到雷达的接收机，形成干扰性电台天波。

海上通信使用高频地波雷达，可以抑制电离层杂波和电台天波的干扰。

1.高频地波雷达沿海岸线架设的高频地波雷达的全称是高频地波超视距雷达，该种雷达主要沿着海岸线架设，是海上通信抗干扰的关键技术。

其系统构件包括发射天线、接收天线、运行软件和运行硬件[1]。

1.1 抑制垂直向电离层杂波高频地波雷达抑制电离层杂波之前，通常首先变换探测目标常规的距离和速度，获取每一道信号通道的距离速度谱，然后利用自适应对消算法对消处理所有独立的距离单元的电离层杂波。

旁瓣对消法依靠合适的辅助通道分离目标和杂波，准确估测主通道的干扰信息。

在传播路径上，电离层中的垂直向杂波与目标电波、海浪发射波具有明显的差异。

因此，旁瓣对消法的辅助通道依靠水平极化天线或者设置水平向凹口来建立。

旁瓣对消抑制垂直向电离层杂波的方法依托于水平极化辅助天线和L阵辅助天线，需要增设非常多的天线阵子和接收机才能实现，而且，旁瓣对消法还会破坏部分回波信号，进而深入破坏抑制海面传播杂波的作用，减小雷达对电离层杂波的抗干扰效力。

因此，在保持原有设备的处理信号复杂度的基础上，构造新式的接收天线，增强雷达抑制垂直向电离层杂波的效力。

垂直向电离层杂波沿着天线垂直面传送到雷达接收器，因此，天线垂直面形成了干扰电波的传播通道。

雷达的接收天线阵沿海岸线建设的一维阵线，由许多接收天线单元组成，每个单元由4个单极振子构成，而且每个单极振子都垂直于海岸线，由4个单极振子构成的天线子阵增强了抑制垂直向电离层杂波的能力，有效地控制各个接收天线传送过来的垂直平面图，提高天线阵抑制近垂直平面干扰电波的能力，能增强雷达抗电离层杂波干扰的能力。

【毕业论文选题】信号处理本科毕业论文题目

信号处理本科毕业论文题目信号处理是对各种类型的电信号，按各种预期的目的及要求进行加工过程的统称。

人们为了利用信号，就要对它进行处理。

例如，电信号弱小时，需要对它进行放大；混有噪声时，需要对它进行滤波I当频率不适应于传输时，需要进行调制以及解调；信号遇到失真畸变时，需要对它均衡；当信号类型很多时，需要进行识别等等。

以下是信号处理本科毕业论文题目，欢迎大家阅读。

信号处理本科毕业论文题目一：1、拖拉机发动机燃油喷射系统优化--基于CFD技术和自适应振动信号处理2、农用汽车发动机状态监测系统与诊断方法研究3、基于无GPS定位的变量施肥控制系统的研究4、基于累加分类的ADS-B交织信号处理方法5、舰载雷达信号处理器系统硬件设计6、船舶通信系统中的数字阵列实时信号处理算法7、海杂波信号降噪处理中的小波阈值算法研究8、自适应数字波束并行信号处理实现9、一种植入式神经元记录系统信号处理电路10、多速率信号处理技术在机载通用采集器中的应用11、一种高精度太阳方位检测装置设计与信号处理12、基于MPC8640D的软件化雷达通用信号处理软件设计13、全光多输入多输出信号处理中光采样耦合器的优化14、数字信号处理技术在电子测量仪器领域上的应用15、基于时域分段处理的单频信号检测算法分析16、声发射信号处理与分析方法探究117、电子侦察信号处理技术研究18、一种基于子孔径处理的双侧TOPSAR成像信号处理算法19、基于多级维纳滤波器的空时自适应信号处理及其在无线通信系统中的应用20、基于形态复合滤波的汽油辛烷值测试中的爆震信号处理21、改进小波阈值函数在管道泄漏信号处理中的应用22、基于泄漏电缆导波雷达周界入侵信号处理方法研究23、台阵处理技术和模板匹配滤波技术在微弱地震信号检测中的应用24、核电厂显示控制系统信号滤波处理算法选择研究25、阵列信号处理在雷达和移动通信中的应用研究26、现代雷达信号处理及发展趋势探讨27、短时傅里叶变换在船舶欠定稀疏源信号盲分离中的应用28、模糊聚类在雷达频率信号目标检测处理中的应用29、基于小波变换的地铁信号处理方法研究30、一种堆叠式小型高速信号处理模块的热分析研究31、一种BDS卫星导航数字中频信号源的设计32、基于EDFA的卫星相干光通信开环补偿技术研究33、基于时频图像处理方法的多分量信号分离34、基于FPGA的腔衰荡信号采集与处理系统设计35、基于高阶Ambisonics的236、低频长脉冲信号激励下目标弹性波的一种增强处理方法信号处理本科毕业论文题目二：37、基于空域相关阈值滤波的雾气激光信号处理算法38、语音信号处理中鲁棒性压缩感知关键技术39、相干信号波达方向估计技术综述240、铁路路基病害检测雷达信号中的强干扰谱分析及滤波处理41、基于LMS算法的粉尘静电信号处理42、地面增强系统导航信号源的设计与实现43、铁路信号25Hz相敏轨道电路故障处理44、35CrMo钢冲蚀磨损的磁记忆检测信号定量研究45、中波发射机播出信号失真故障的分析与处理46、基于OFDM的雷达通信一体化信号处理技术研究47、多波形数字信号发生器的研究及实现48、基于降维空时自适应信号处理的多阵元宽带干扰抑制方法49、新型医学信号处理实验平台的设计与实现50、基于分层处理的短码直扩信号盲解扩算法51、基于通信方式的语言信号处理研究52、变压器局放超声信号特征参数提取与处理方法研究53、现代数字信号处理的应用和发展前景54、电子信息工程综合实践中信号处理系统的应用55、高频地波雷达实时信号并行处理方案及实现56、数字信号处理技术的应用与发展57、一种宽带多维雷达信号的处理方法与时频分析58、基于DSP和ARM的电能质量监测系统59、基于全去斜率接收技术的雷达距离成像60、基于石英传感器的动态称重数据处理算法研究61、基于压缩感知的电压传感器信号处理方法62、基于LMS算法的分布式光纤测温系统中信号处理研究63、数字信号处理对电子测量仪器的影响分析64、控制系统模拟信号处理方法研究65、基于CUDA的宽带GNSS接收机信号处理加速技术366、基于MATLAB小井眼阵列感应测井信号处理滤波器设计67、基于WPD与BPNN的超声信号处理技术68、铁道信号电源接地和混电的分析及处理69、基于窄带频率激励和先进信号处理技术的新型电线杆无损检测系统研究70、汽车防撞雷达中频信号处理系统的优化方案71、L波段宽动态范围信号检测与处理72、基于FPGA声学多普勒流速剖面仪的信号处理机设计信号处理本科毕业论文题目三：73、基于可编程计算架构的诊断超声信号处理系统设计74、电子战侦察系统中的信号侦收质量评估与优选75、基于FPGA的宽带雷达回波信号处理板设计76、加速度传感器信号处理算法77、基于DSP和FPGA的数字信号处理系统设计78、浅谈数字信号处理对电子测量与仪器的影响79、射频微波信号在光纤中传输及处理技术的研究80、滚动轴承振动信号处理方法综述81、光纤分布系统中数字信号处理研究与设计82、一种自发放电源定位系统研究83、高空气象探测接收端中频信号处理技术研究84、轻型侦察车雷达信号处理技术研究及终端软件开发85、一种自适应雷达侦察信号处理方法86、基于FPGA的通用雷达信号处理板卡设计87、具有自适应性的实时睡眠信号处理算法研究88、基于多延迟相关参数的信号处理算法489、基于Matlab的信号处理系统与分析90、高速光通信中的全光数字信号处理技术91、气路静电传感器信号处理电路设计及仿真分析92、开环Sagnac干涉仪的数字信号处理93、基于目标驱动的数字信号处理课程模块化教学改革94、全光波长转换及全光信号处理集成器件的研究95、皮米分辨力激光外差干涉测量中信号处理的关键技术研究96、基于声学信号处理的单缸汽油机声源频谱特征辨识97、一种基于VPX标准的侦测雷达信号处理系统设计方法98、光寻址电位传感器的噪声分析与信号处理方法研究99、高计数率数字化谱仪信号处理技术研究100、旋转机械信号处理技术及其在高速自动平衡中的应用101、金属薄板和动车车轮超声检测中信号处理方法的研究102、基于改进Kalman算法的OCT信号处理方法研究103、转子式陀螺仪信号处理技术研究104、机械加工过程中的早期故障微弱信号处理方法研究105、脉冲多普勒雷达信号处理MATLAB仿真研究106、北斗接收机基带信号处理算法关键技术研究107、基于盲压缩感知的非合作跳频信号处理技术研究108、旋转机械振动信号处理算法研究与程序设计信号处理本科毕业论文题目四：109、镜头式光幕靶可编程前置信号处理电路设计110、扫描式手机屏疵病检测仪信号处理技术研究5111、非相干散射雷达信号处理与分析112、汽车主动防撞毫米波雷达信号处理技术研究113、汽车防撞雷达信号处理研究及系统设计114、光纤电流互感器信号处理方法的研究115、基于图信号处理的滚动轴承故障特征提取方法研究116、基于线性调频波的车载雷达信号处理算法研究117、船用调频连续波雷达信号处理关键算法研究与实现118、基于压缩感知的声矢量阵列信号处理119、可用于大科学装置的数据采集和信号处理系统的研究120、基于盲源分离的P300脑机接口信号处理算法研究121、脑电波信号处理及其在教育中的应用研究122、低频压电加速度传感器的噪声特性及信号处理方法研究123、基于STM32的血氧信号处理系统的设计124、非理想条件下的自适应波束形成算法研究125、多通道动态测试信号处理及控制逻辑设计126、时分多通道透视雷达信号处理与显控系统研究127、卫星导航基带信号处理算法研究与应用128、基于奇异值分解的信号处理关键技术研究129、数字信号处理对分布式光纤传感系统性能提升的研究130、数字信号处理中的前沿技术分析131、下一代相干光通信系统的数字信号处理技术研究132、基于循环平稳分析的LFM信号盲处理结果可靠性评估133、气象卫星广播系统接收机的基带信号处理研究134、基于时间透镜的模拟信号处理的研究135、宽带雷达的声光相关后端信号处理研究136、气体超声波流量计系统数学模型建立与信号处理方法研究6137、远程频谱分析设备数字信号处理电路研究与验证138、伪码调相引信信号处理技术研究139、干涉合成孔径雷达信号处理及相位解缠算法研究140、高灵敏度GPS接收机基带信号处理相关技术的研究与仿真141、外辐射源雷达信号处理与目标跟踪方法研究142、相控阵自跟踪系统信号处理平台硬件设计与实现143、LFMCW汽车防撞雷达信号处理及硬件实现144、偏振复用-相干光通信系统中的数字信号处理算法研究信号处理本科毕业论文题目五：145、基于稀疏分解的水下目标回波信号处理方法146、阵列信号处理中稳健自适应波束形成算法研究147、光纤光栅振动传感器的响应特征与振动信号处理148、盲信号处理与分离技术研究149、天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术研究150、时变信号处理关键技术研究151、基于分布式光纤的电缆温度监测系统信号处理的研究152、基于认知控制的应答器上行链路信号处理方法153、光纤陀螺随机误差辨识及信号处理技术研究154、非法作业监听设备信号处理系统测向算法FPGA设计155、交流电磁场检测仪的信号处理电路设计156、独立分量分析在自动机振动信号处理中的应用157、GPS软件接收机基带信号处理算法及验证158、基于Kintex-7的三维声学成像主信号处理系统硬件设计159、大型锻件超声检测方法及信号处理算法研究7160、数字信号处理研究性教学的独特性分析161、北斗二代导航接收机基带信号处理算法研究162、云计算平台下的语音信号处理163、基于振动信号处理的电机轴承故障诊断方法研究164、爆炸场冲击波信号处理方法及传播特性研究165、基于分布式递归最小二乘算法的网络化稀疏信号处理研究166、锯齿波调频探测系统信号处理研究与实现167、基于DSP和FPGA的信号处理模块及其IP核设计技术研究168、空间目标监视电子篱笆系统信号处理算法研究169、基于多核DSP的某炮位侦校雷达信号处理算法研究及实现170、基于GPU的外辐射源雷达信号处理软件实现171、基于数字信号处理的无源互调干扰对消172、基于DSP的调频连续波激光测距信号处理技术173、多通道相控阵雷达系统设计与信号处理方法研究174、经验小波变换的理论算法研究及其在语音信号处理中的应用175、基于多传感器信息融合的涡街信号处理方法研究176、多模式相控阵雷达系统中的时序控制与信号处理程序设计177、地基警戒雷达杂波抑制信号处理技术研究178、基于PCIe接口的通用信号处理模块设计与实现179、非相干散射雷达信号处理系统外场测试实验与算法改进8。

天波超视距雷达探测的海杂波谱模拟研究的开题报告

天波超视距雷达探测的海杂波谱模拟研究的开题报告一、研究背景和意义随着现代海事业的发展，越来越多的海上作业需要依靠雷达技术进行支持，而传统的超短波雷达技术存在着探测距离有限、抗干扰能力弱、精度不高等问题，特别是在海杂波干扰较大的情况下，降低了雷达探测效率和准确性。

天波超视距雷达技术以其探测距离远、抗干扰能力强、对低速小目标敏感等特点，逐渐成为海上雷达探测的重要手段之一。

天波超视距雷达技术可以在400MHz至3GHz频段内工作，这个频段被称为超视距高频段，其波长比常见的超短波雷达要长得多，可以穿透海雾、水雾等恶劣环境，同时可以探测到远距离、低速度的目标，有着广泛的应用前景。

海杂波噪声源于海水波动、风力、船舶运动等多种因素，会严重干扰雷达探测信号，因此了解海杂波的统计特性和波谱分布，对于天波超视距雷达技术在海上应用具有重要意义。

本研究旨在通过对天波超视距雷达探测海杂波的统计特性和波谱分布进行模拟研究，为该技术在海上雷达探测中的应用提供理论支持和参考。

二、研究内容和方法（一）研究内容1. 分析天波超视距雷达探测海杂波产生的原因和特点；2. 分析海杂波对天波超视距雷达探测的干扰特点和影响；3. 建立海杂波统计模型，探究其分布规律和统计特性；4. 建立海杂波谱模型，分析其谱密度和谱分布规律；5. 结合实验数据，对所建立的统计模型和谱模型进行验证和修正。

（二）研究方法1. 借助现有研究成果和实验数据，进行文献综述和分析，了解天波超视距雷达探测海杂波的基本特点和影响因素；2. 基于Matlab等工具，建立海杂波统计模型和谱模型，并进行数值计算和仿真；3. 结合实验装置，对所建立的模型进行验证和修正，不断优化模型精度和可靠性；4. 对实验结果进行统计分析和评价，并提出进一步改进和优化的建议。

三、预期成果和创新点（一）预期成果1. 建立适用于天波超视距雷达探测海杂波的统计模型和谱模型，分析其分布规律和统计特性；2. 对天波超视距雷达探测海杂波的影响因素进行系统研究和分析，提出针对性的改善措施；3. 结合实验数据，对模型进行验证和修正，提高模型的可靠性和精度；4. 为天波超视距雷达技术在海上雷达探测中的应用提供理论支持和参考。

雷达抗干扰技术研究

雷达抗干扰技术研究雷达技术一直是军事领域中的核心技术之一，它在现代战争中发挥着至关重要的作用。

在现代战场上，敌方的干扰手段日益增强，雷达遭受干扰的情况也屡见不鲜。

雷达抗干扰技术的研究和发展显得尤为重要。

本文将针对雷达抗干扰技术进行深入的研究，探讨其现状、挑战和未来发展方向。

一、雷达抗干扰技术的现状随着科技的不断发展，雷达抗干扰技术也在不断进步。

目前主要的雷达抗干扰技术包括：频域抗干扰技术、时域抗干扰技术、空域抗干扰技术和极化抗干扰技术。

频域抗干扰技术是指通过对雷达信号频谱的处理来抵抗干扰信号的技术。

常用的频域抗干扰技术包括频率捷变、频率差别处理、频率选择性滤波等。

时域抗干扰技术则是指通过对雷达信号的时域处理来抵抗干扰信号的技术，比如脉压信号处理、时域滤波等。

空域抗干扰技术是指通过对雷达波束的控制来抵抗干扰信号的技术，例如自适应波束形成技术、干扰源定位技术等。

极化抗干扰技术则是指通过对雷达波的极化状态进行处理来抵抗干扰信号的技术，常用的技术包括极化分集、极化滤波等。

除了传统的抗干扰技术之外，近年来随着人工智能技术的发展，雷达抗干扰技术也开始向智能化方向发展。

通过在雷达系统中引入智能算法，可以实现对干扰信号的自动识别和抑制，提高雷达系统的抗干扰能力。

尽管雷达抗干扰技术取得了一定的进展，但仍然面临着一些挑战。

主要有以下几点：1. 复杂多样的干扰信号：现代战场上的干扰手段多种多样，如宽带干扰、窄带干扰、抗干扰信号干扰等。

这些干扰信号具有复杂的波形特性和频谱特性，给雷达抗干扰技术的研究和应用带来了很大的困难。

2. 雷达系统自身特性：雷达系统本身存在着发射脉冲宽度、脉冲重复频率等参数限制，使得其抗干扰能力受到一定的限制。

如何在满足系统性能的前提下提高抗干扰能力，是一个亟待解决的问题。

3. 智能化需求：随着人工智能技术的不断发展，雷达系统对抗干扰的智能化需求越来越迫切。

如何将人工智能技术与雷达抗干扰技术相结合，实现雷达系统的自适应、自学习、自优化，是当前亟待解决的问题。

基于压缩感知的天波雷达瞬态干扰抑制

基于压缩感知的天波雷达瞬态干扰抑制陈希信【摘要】The transient interference is a common kind of interference in skywave over-the-horizon ra-dar.It often raises the range-Doppler detection background,which makes it very difficult to detect target.A transient interference suppression approach based on the compressive sensing is presented in this paper.In this approach the situations of the transient interferences are firstly found and then the clutter and target sig-nals at these situations are reconstructed using compressive sensing to realize suppression of the transient in-terferences.To avoid the effect of transient interferences on the reconstruction of signals,the measurement matrix of compressive sensing is formed from many selected rows of the identity matrix.The real skywave radar data processing shows that the presented approach can effectively suppress the transient interference and significantly improve the detection performance of radar.%瞬态干扰是天波超视距雷达中一种常见的干扰，经常抬高雷达的距离多普勒二维检测背景，造成目标检测困难，因此需要加以抑制。

天波超视距雷达非均匀采样信号频谱重构

第４６卷　第４期２０２４年４月系统工程与电子技术ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．４６　Ｎｏ．４Ａｐｒｉｌ２０２４文章编号：１００１５０６Ｘ（２０２４）０４１２３６１１　网址：ｗｗｗ．ｓｙｓｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２２１２０６；修回日期：２０２３０４２６；网络优先出版日期：２０２３０７２５。

网络优先出版地址：ｈｔｔｐ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２３０７２５．１８０７．００２．ｈｔｍｌ通讯作者．引用格式：陈子睿，陈阿磊，刘维建，等．天波超视距雷达非均匀采样信号频谱重构［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２４，４６（４）：１２３６１２４６．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＣＨＥＮＺＲ，ＣＨＥＮＡＬ，ＬＩＵＷＪ，ｅｔａｌ．Ｓｐｅｃｔｒｕｍｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍｌｙｓａｍｐｌｅｄｓｉｇｎａｌｓｆｏｒｏｖｅｒｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｒａｄａｒ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２４，４６（４）：１２３６１２４６．天波超视距雷达非均匀采样信号频谱重构陈子睿，陈阿磊，刘维建，杨　军，陈文峰，马晓岩（空军预警学院，湖北武汉４３００１９）摘　要：受瞬态干扰影响和空海同时探测的需求，在长相参积累时间条件下，天波超视距雷达（ｏｖｅｒｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｒａｄａｒ，ＯＴＨＲ）回波信号的有效采样点往往缺损且非均匀，严重影响目标检测性能。

针对此问题，提出了一种基于压缩感知的ＯＴＨＲ频谱重构方法。

首先，建立了ＯＴＨＲ频域信号的稀疏模型；然后，提出了快速自适应复近似消息传递（ｆａｓｔａｄａｐｔｉｖｅｃｏｍｐｌｅｘａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｍｅｓｓａｇｅｐａｓｓｉｎｇ，ＦＡＣＡＭＰ）频谱重构算法并给出了算法实现步骤；最后，利用ＦＡＣＡＭＰ算法实现了ＯＴＨＲ频谱重构并分析了重构性能。

一阶海杂波电离层多普勒频移和展宽

一阶海杂波电离层多普勒频移和展宽李宁;赵正予【摘要】为研究天波超视距雷达一阶海杂波电离层多普勒频移和展宽的变化规律,从电离层斜向返回探测海杂波功率谱中提取出不同电离层传播模式下的多普勒数据,对宁静地磁条件和发生磁暴2种情况分别进行了分析.结果表明,宁静地磁条件下,Es 层多普勒频移绝对值和多普勒展宽比F层小,并且稳定得多,更有利于天波超视距雷达对海面舰船目标进行检测和跟踪;磁暴发生期间,电离层多普勒频移绝对值及其不稳定度显著增加,多普勒展宽及其不稳定度也有所增加,从而导致天波超视距雷达对海面舰船目标的检测和跟踪能力下降.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2018(048)009【总页数】6页(P793-798)【关键词】天波超视距雷达;电离层斜向返回探测;多普勒频移;多普勒展宽【作者】李宁;赵正予【作者单位】中国电子科技集团公司第二十七研究所,河南郑州450047;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079【正文语种】中文【中图分类】P3520 引言高频电波倾斜投射到电离层时，经电离层反射到达远方地球表面，因地球表面的不平坦和电气不均匀特性而产生散射作用，使得一部分电波能量沿着原路径返回而被接收到，这种无线电波传播过程称为天波后向散射传播[1]。

天波超视距雷达利用天波后向散射传播机制来实现空中和海面目标的远程超视距探测，单跳最大探测距离超过3 500 km，受2次电离层传输的影响，其回波信号会产生多普勒频移和展宽，严重影响海面舰船目标的探测性能[2-4]。

一方面，电离层多普勒频移会影响目标速度的估计精度，还会进一步影响目标跟踪性能；另一方面，天波超视距雷达信号经过2次电离层传输之后会使海杂波展宽，严重的时候会导致目标回波信号淹没在海杂波当中，无法被检测出来。

因此，研究电离层多普勒频移和展宽的变化规律对提升天波超视距雷达海面目标的检测和跟踪能力具有重要意义。

电离层斜向返回探测设备利用天波后向散射传播机制来实现对远距离、大范围的电离层状态进行实时监测，是天波超视距雷达频率管理系统的重要组成部分[5-6]。

【国家自然科学基金】_天波超视距雷达(othr)_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

2010年序号 1 2 3 4 5 6 7 8
科研热词天波超视距雷达航迹融合航迹缺失自适应杂波模型目标跟踪目标分类多频特征 viterbi数据关联
推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
2011年科研热词推荐指数天波超视距雷达 4 瞬态干扰 3 天波超视距雷达(othr) 2 频谱重建 1 非连续采样 1 阻塞矩阵 1 舰船目标检测 1 舰船检测 1 目标跟踪 1 海杂波对消 1 数据处理 1 干扰抑制 1 小波影响锥 1 多输入多输出 1 复数据经验模式分解(cemd) 1
科研热词天波超视距雷达天波超视距雷达(othr) 相位污染校正目标跟踪电离层模式辨识数据融合定位精度前置接收机高机动遗传算法衍射方法自适应波束形成短时music变换相位梯度(pga)法相位屏电离层相位污染测高信号模型概率假设密度滤波器标校信号提取极化机动目标检测最大似然估计时频分析战略预警性能评估微多径弹道目标序贯蒙特卡洛幅度污染尾焰多路径双程信道模型二维阵列三维射线追踪 mimo雷达 iri-2012
推荐指数 9 3 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7

天波超视距雷达中瞬态干扰定位方法研究

天波超视距雷达中瞬态干扰定位方法研究刘子威;苏洪涛;胡勤振【摘要】In order to excise transient interferences in the skywave over-the-horizon radar, regular time-domain methods use steps as interference localization, interference blanking and data restoration. The interference excision performance depends highly on the interference localization performance. In the real system, the constant threshold detection method is adopted. However, it can not provide reliable localization performance. Some other existing methods need large computational costs and are sensitive to the parameters. To solve these problems, an iteratively censored average detector is proposed. The proposed detector removes the interference samples from the iterative estimating procedure and adopts a forward-backward localizing method to ensure the reliability of the localization performance. The experimental data collected from a trial skywave over-the-horizon radar are used. Results verify the effectiveness of the proposed method.%为了对抗天波超视距雷达中的瞬态干扰，现有时域算法一般有干扰定位、干扰剔除与数据恢复3个步骤，其中干扰定位的精度直接决定了后续处理的性能。

一种MIMO体制天波雷达多普勒扩展杂波抑制方法

（１）
一一＋一一 △ Ｕ啪
１２ … ，，，Ｋ０Ｔ
在接收端，元接收的信号除了含有目标阵信号外，有高斯白噪声、展杂波、频干扰还扩点
式中为信号的幅度，厂为信号的载频，＝／０ＢＴ
一
１ＭＩＭＯ体制下天波雷达信号处理模型
基于ＭＩＭＯ体制的天波雷达在发射端发射
一
起的海杂波多普勒谱更加复杂，宽更加明展
系列正交信号，在接收端通过匹配滤波把发射
显，通过提高多普勒分辨力不能解决多普勒扩只
第２卷第６５期
２１年１０１２月
文章编号：６３８９（０）６０９．４１７．６１２１０．３１０１
空军雷达学院学报
ＪｕｎｌｏｒＦｒｅＲａａａｅｏｒａｆＡｉｏｃｄｒＡｃｄｍｙ
摘
要：解决多普勒扩展杂波对天波超视距雷达（Ｔ）速舰船目标检测的遮蔽问题，析了多普勒扩为ＯＨＲ慢分
展杂波的成因，导了多输入多输出（ＭＯ体制下一种天波雷达信号处理模型；该模型与数据阻塞预处理相推ＭＩ）将
窄，多普勒频率约为士．２且０１０（为雷达载
射系数都等于该值，ｏ和ｖ分别是散射体的时ｒ。

天波超视距雷达瞬态干扰抑制和目标检测方法

天波超视距雷达瞬态干扰抑制和目标检测方法天波超视距雷达瞬态干扰抑制和目标检测方法一、引言天波超视距雷达是一种通过发送天波信号并接收散射波来实现目标检测和跟踪的雷达技术。

由于其超视距的特性，可以在距离较远的情况下实现高分辨率的探测和定位能力。

然而，在实际应用中，瞬态干扰是影响天波超视距雷达性能的重要因素之一。

因此，瞬态干扰的抑制和目标检测是天波超视距雷达研究中的重要问题。

二、瞬态干扰的特点与抑制方法1. 瞬态干扰特点瞬态干扰是指出现在雷达接收过程中的短暂干扰信号，其特点是幅度大、持续时间短。

瞬态干扰对雷达系统的性能影响显著，易造成虚警和漏检等问题。

2. 瞬态干扰抑制方法（1）前向平衡技术：通过对受干扰信号和参考信号进行前向平衡处理，使得目标信号得以保留，从而抵抗瞬态干扰的影响。

（2）后向平衡技术：通过在雷达系统中加入后向平衡电路，对雷达接收信号进行后向平衡处理，抑制瞬态干扰。

（3）自适应数字滤波器：利用自适应数字滤波器对雷达接收信号进行滤波，抑制瞬态干扰。

三、目标检测方法1. CFAR检测算法CFAR（Constant False Alarm Rate）是一种常用的目标检测算法，其原理是通过设置一个恒定的虚警概率来自适应地确定检测门限。

2. 目标区域分割算法目标区域分割算法通过对雷达图像进行分割，提取出目标的位置信息。

常用的目标区域分割算法包括阈值分割算法、分水岭算法、基于区域生长的算法等。

3. 目标特征提取算法目标特征提取算法用于提取目标的特征参数，常用的特征包括目标的大小、形状、纹理等。

常用的特征提取方法包括边缘检测、纹理特征提取、轮廓提取等。

四、实验结果与分析本文设计了一组实验，对比了不同方法的瞬态干扰抑制和目标检测效果。

实验结果表明，使用前向平衡技术的雷达系统在抑制瞬态干扰方面具有较好的效果；CFAR检测算法能够有效地检测出目标，并且具有较低的虚警概率。

五、结论本文综述了天波超视距雷达瞬态干扰抑制和目标检测方法。

天波超视距雷达多模传播抑制研究

天波超视距雷达多模传播抑制研究
李雪;李吉宁;冯静;蔚娜;郭文玲
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2015(0)1
【摘要】电离层多模传播引起天波超视距雷达杂波频谱大幅展宽,严重制约海面慢速目标检测.给出了基于工作频率选择的多模传播抑制方法,指出该方法的核心问题是全频段电离层传播模式信息获取,可通过电离层返回散射探测传播模式区提取解决.结合电离层电波传播理论、信号处理、图像处理、统计分析、射线追踪等多类方法,以准抛物模型为基础,提出了一种多模传播下传播模式区域智能提取算法,实现针对某一指定探测区域的单模式工作频率选择,从而有效抑制多模传播.
【总页数】6页(P57-62)
【作者】李雪;李吉宁;冯静;蔚娜;郭文玲
【作者单位】中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107;中国电波传播研究所,山东青岛266107
【正文语种】中文
【中图分类】TN011+.2
【相关文献】
1.天波超视距雷达抑制非瞬态流星余迹干扰研究 [J], 强勇;焦李成;保铮;邢孟道
2.基于自适应频率选择的OTHR多模传播抑制研究 [J], 李铁成;李雪;冯静;鲁转侠
3.天波超视距雷达抑制流星余迹干扰方法的研究 [J], 强勇;侯彪;焦李成;保铮
4.天波超视距雷达窄带干扰抑制技术研究 [J], 薛峰;谢谠;陈辉
5.多输入多输出天波超视距雷达多模杂波抑制的改进最小方差无失真响应算法研究[J], 洪升;李洁;董延焘;赵志欣;王玉皞
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术研究
天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术研究
引言：
天波超视距雷达是一种利用地球的大气作为波导传输介质进行通信和侦察的技术。

然而，由于在大气传播中受到自然现象和人工干扰的影响，雷达信号容易受到干扰和杂波的干扰。

因此，研究天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术对于提高雷达系统性能具有重要意义。

一、天波超视距雷达干扰源分析
干扰源是指干扰天波超视距雷达工作的各种因素。

首先，天气因素会引起雷达信号强度降低，例如降雨会导致回波增强和信号衰减。

其次，大气湍流和表面波传播也会导致雷达信号变弱。

此外，天波超视距雷达还面临人为干扰，如电力线，地面设备和其他雷达等的发射机发射出的辐射信号。

二、天波超视距雷达干扰信号特点
天波超视距雷达的干扰信号主要有两个特点。

首先，干扰信号的强度明显大于目标回波信号的强度。

其次，干扰信号中包含大量的杂波，这些杂波会对雷达系统的探测和跟踪能力造成严重影响。

三、天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术研究
为了克服天波超视距雷达干扰与杂波的问题，研究人员提出了一系列处理技术。

其中，预处理技术是最基础的处理方法。

预处理技术包括时域和频域两种处理方法。

时域处理方法通过对信号进行滤波、去噪和抑制干扰等操作，消除了干扰信号对回波信号的影响。

频域处理方法主要通过快速傅里叶变换和相关处理等方法，将信号从时域映射到频域进行分析和处理。

此外，自适应滤波技术也是一种常用的干扰与杂波信号处理技术。

该技术通过估计干扰信号和回波信号的相关性，自动调整滤波器参数，实现对干扰信号的压制和消除。

自适应滤波技术的优点是能够自动适应不同的干扰情况，并且具有较高的抗干扰能力。

此外，雷达信号处理中还可以采用时频域分析方法，如小波分析和时频分析技术。

这些方法能够将信号分解为不同的频带，并在时域和频域上进行分析和处理。

通过时频域分析，可以更加准确地提取目标信号，抑制干扰信号和杂波。

四、结论
天波超视距雷达的干扰与杂波问题对其正常工作具有较大的影响，因此必须采取相应的信号处理技术来对其进行处理。

预处理技术、自适应滤波技术以及时频域分析等技术在干扰与杂波信号处理中起到了重要作用。

未来，随着科技发展，更加高效、准确的处理技术将被提出和应用。

天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术的进一步研究将进一步提高雷达系统的性能和应用广泛性
综上所述，天波超视距雷达的干扰与杂波问题是影响其正常工作的关键因素。

为了解决这一问题，信号处理技术被广泛应用。

时域处理方法通过滤波、去噪和抑制干扰等操作，消除了干扰信号对回波信号的影响；频域处理方法则通过快速傅里叶变换和相关处理等方法，在频域进行信号分析和处理。

自适应滤波技术通过自动调整滤波器参数实现对干扰信号的压制和消除，具有较高的抗干扰能力。

时频域分析方法如小波分析和时频分析技术，则能够准确提取目标信号、抑制干扰信号和杂波。

未来，随着科技发展，更加高效、准确的处理技术将被提
出和应用。

进一步研究天波超视距雷达干扰与杂波信号处理技术将进一步提高雷达系统的性能和应用广泛性。