天發(fā)艦收高頻雷達海雜波建模與抑制方法研究

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1、博士學位論文天發(fā)艦收高頻雷達海雜波建模與抑制方法研究MODELINGANDSUPPRESSIONOFSEACLUTTERFORSHIPBORNEHFHYBRIDSKY-SURFACEWAVERADAR朱永鵬哈爾濱工業(yè)大學2018年6月國內圖書分類號：TN958.93學校代碼：10213國際圖書分類號：621.396.96密級：公開工學博士學位論文天發(fā)艦收高頻雷達海雜波建模與抑制方法研究博士研究生：朱永鵬導師：位寅生教授申請學位：工學博士學科：信息與通信工程所在單位：電子與信息工程學院答辯日期：2018年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:

2、TN958.93U.D.C:621.396.96DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringMODELINGANDSUPPRESSIONOFSEACLUTTERFORSHIPBORNEHFHYBRIDSKY-SURFACEWAVERADARCandidate：ZhuYongpengSupervisor：Prof.WeiYinshengAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：InformationandCommunicationEngineeringAf

3、filiation：SchoolofElectronicsandInformationEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要混合體制高頻雷達系統(tǒng)的提出是為了綜合高頻天波雷達和高頻地波雷達的優(yōu)點，形成優(yōu)勢互補，進一步提高雷達系統(tǒng)的目標探測能力?；旌蟼鞑ツＪ较碌奶觳òl(fā)射站通常架設在內陸，根據地波接收站架設位置的不同可分為天發(fā)地收或天發(fā)艦收兩種方式。天發(fā)艦收高頻雷達作為天發(fā)地收高頻雷達系統(tǒng)的進一步延伸和發(fā)展，接收平臺由岸基

4、變?yōu)榕炤d移動平臺，顯著提高了這一新體制雷達系統(tǒng)的機動性和靈活性，提升了其對遠洋海域的探測能力。海雜波作為海面回波信號重要組成成分，受電離層傳播信道、雙基地系統(tǒng)布局以及艦載接收平臺運動影響，海雜波譜展寬嚴重且形態(tài)復雜，成為了檢測艦船等慢速目標的主要背景雜波。對展寬的海雜波進行抑制是實現目標檢測的一種有效手段，而有效的雜波抑制方法需要建立在對海雜波的展寬機理、特性充分了解基礎之上，雜波建模為解決這一問題提供了理論保障。為此，本文對天發(fā)艦收高頻雷達海雜波的建模與抑制問題進行了深入研究。首先，分析了電離層對于高頻雷達信號的空時擾動機理，給出了電離層空時擾動影響的模擬方法。為

5、了分析方便，將整個電離層傳播介質建模成由背景電離層和含有不規(guī)則體的擾動電離層兩部分組成。在對背景電離層相徑擾動的研究過程中，基于解析射線追蹤技術，提出了一種聯合電離層國際參考模型和準拋物線模型的相徑擾動模擬方法。根據擾動電離層不規(guī)則體對高頻電波空時擾動作用機理，理論推導得到了電離層空時相關函數，實現了對回波信號空時相關損失過程的定量描述。結合擾動相位幅度統(tǒng)計特性分布結果，提出了一種針對電離層不規(guī)則體所引起的擾動相位時域模擬方法。仿真和實測數據對電離層空時擾動影響進行了驗證。其次，對天發(fā)艦收高頻雷達海雜波展寬特性進行了研究，分析了雙基地角以及艦載接收平臺運動對海雜波譜

6、展寬效應的影響：類比雙基地高頻地波雷達海雜波展寬特性分析過程，通過引入形狀因子，進一步完善了雙基地角作用下海雜波展寬效應的分析方法；以海雜波散射截面積為研究對象，理論推導得到了艦載平臺勻速運動條件下的一階、二階海雜波散射截面積理論計算公式；基于艦船六自由度運動作用下的修正一階電場方程，給出了包含六維運動影響的一階海雜波散射截面積計算公式，所得結果為定量研究不同雷達工作參數、艦載平臺運動狀態(tài)、海態(tài)條件下海雜波展寬特性提供了理論支撐。隨后，在前兩部分研究內容基礎之上，開展了綜合電離層空時擾動、雙基地角以及艦載接收平臺運動等多因素復合作用下天發(fā)艦收高頻雷達海雜波模型-I-

7、哈爾濱工業(yè)大學工學博士學位論文的建模研究工作。基于參數化建模思路，將一階海浪回波信號幅相變化特征與電離層相徑擾動、海雜波散射截面積建模結果相聯系，結合隨機信號譜分析方法，最終得到海雜波多普勒譜建模結果；根據電離層空時擾動相位模擬結果，聯合平臺運動對一階海雜波的空時調制機理，共同完成了海雜波空時二維回波信號模型的建立?；趦煞N模型建模結果，仿真分析了海雜波譜在不同電離層擾動條件和平臺運動狀態(tài)下的分布特性，為后續(xù)海雜波抑制算法的設計提供了基礎。最后，結合海雜波特性分析的相關結論，研究了天發(fā)艦收高頻雷達海雜波抑制方法，具體包括電離層空時擾動補償的預處理方法以及基于空時