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《高頻地波雷達多域協(xié)同抗電離層雜波干擾方法研究.docx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、高頻地波雷達多域協(xié)同抗電離層雜波干擾方法研究由于工作在電磁環(huán)境復雜的短波波段,高頻地波雷達容易受到短波電臺、電離層雜波等各類射頻干擾的影響。其中,電離層雜波是目前限制高頻地波雷達生存能力的最大因素。傳統(tǒng)高頻地波雷達抗電離層雜波的方法主要使用時頻域、空域和極化域的部分信息進行雜波抑制,由于未充分利用目標與雜波的全部信息,抗干擾的效果受到限制,適用范圍也存在一定局限性。綜合利用空域和極化信號處理的優(yōu)勢,實現(xiàn)多域協(xié)同抗干擾是解決上述問題的有效手段。本課題以空域信號處理和極化域信號處理為基礎,研究了以斜
2、投影為數(shù)學工具進行干擾抑制的方法,深入挖掘空域和極化域濾波的潛力。在此基礎上,進一步研究將時頻域、空域和極化域信號處理有機結合進行多域協(xié)同電離層雜波抑制的系統(tǒng)和方法。全文的主要研究內(nèi)容如下:1、第2章中基于長期觀測的大量實測數(shù)據(jù),分析了電離層雜波在時域、多普勒域、極化域以及空域的特征,研究了電離層雜波的時間非平穩(wěn)性。然后在簡要介紹斜投影算子的基礎上,概述了多域協(xié)同抗干擾方法的基本框架,為后續(xù)抗干擾方法研究奠定基礎。2、第3章中具體研究了在空域進行干擾抑制的方法。利用空域濾波進行干擾抑制是當今高頻
3、地波雷達抑制射頻干擾的主要手段,但也存在一系列的問題。首先是如何設計最優(yōu)濾波器,在保持目標信號相參特性的同時實現(xiàn)最優(yōu)的干擾抑制;其次,如何實現(xiàn)多干擾條件下的干擾抑制也是亟待解決的問題;此外,考慮到高頻地波雷達實際系統(tǒng)的陣列孔徑受限,往往導致常規(guī)空域濾波器無法形成足夠窄的主瓣或空域凹口,當電離層雜波與目標方位較為接近時,濾波后信干比改善不理想。為解決上述問題,本章中首先以斜投影空域濾波器為基礎,針對單干擾抑制問題提出了基于最優(yōu)SINR準則的改進斜投影空域濾波器。斜投影空域濾波器可保證目標無失真的通
4、過,同時在干擾方位形成空域零陷將其抑制。從而在最大程度上抑制干擾的同時保持目標信號的相參特性。特別的,這種抑制能力對位于主瓣外和主瓣內(nèi)的干擾同樣有效,具備抑制主瓣干擾的能力。針對斜投影空域濾波器在空間主角較小時的噪聲增益較大問題,提出了基于SINR最優(yōu)準則的改進斜投影空域濾波器,改善了低信噪比條件下斜投影空域濾波的SINR性能。針對多干擾抑制問題,本文提出了斜投影空域濾波的多干擾抑制算法,針對多個方位同時存在電離層雜波的情況,在距離多普勒域進行干擾抑制。該方法通過構造多個并行的斜投影空域濾波器,
5、在干擾方位分別形成相應的空域零陷以期分別抑制多個電離層雜波。以此為基礎,在距離多普勒域進行邏輯積操作,從而將所有干擾同時抑制掉。進一步的,本章提出了一種距離多普勒域的主瓣干擾抑制空域濾波算法,用于解決干擾方位無法準確估計時的干擾抑制問題。該算法在多干擾抑制算法的基礎上,一方面增加空域凹口的數(shù)量,以覆蓋更多的非期望方向;另一方面利用單個斜投影空域濾波器可抑制主瓣內(nèi)干擾的特點通過將部分凹口設置在主瓣內(nèi)實現(xiàn)了主瓣干擾抑制。3、第4章中研究極化域干擾抑制方法。基于斜投影的極化濾波器由于無需滿足極化子空間
6、的正交性,在干擾極化抑制方面具有很大的潛力,但目前斜投影極化濾波器主要在時域和頻域進行。本文將其進一步拓展到距離多普勒域和距離時間域。,首先,提出了距離多普勒域電離層雜波抑制算法。針對功率較低的電離層雜波,在距離多普勒域設定雜波樣本窗進行極化估計和雜波抑制;其次,提出了距離時間域電離層雜波抑制算法,針對能量和非平穩(wěn)性較強的電離層雜波在距離時間域進行分組估計和極化抑制。最后,在兩種算法的基礎上提出了電離層雜波綜合抑制的方案,在極化域?qū)崿F(xiàn)了對非平穩(wěn)電離層雜波的有效抑制。4、第5章中研究多域協(xié)同干擾
7、抑制方法,提出了斜投影空域極化域協(xié)同濾波干擾抑制算法并對高頻地波雷達電離層雜波干擾進行了抑制。斜投影空域濾波和極化濾波具有各自的特點,但是當目標與雜波方位完全重合或者極化狀態(tài)接近時,上述兩種濾波器的性能都會變差。為解決這一問題,論文中利用極化敏感陣列同時獲取信號空域和極化域信息,并以此為基礎構建了多域協(xié)同系統(tǒng)模型。文中首先研究了基于極化敏感陣列的斜投影多域協(xié)同濾波器的優(yōu)勢和特點;其次,研究了極化敏感陣列信號參數(shù)估計的等效方法;再次,研究了具有極化輔助通道的高頻地波雷達天線陣與極化敏感陣列之間的關
8、系;最后,結合距離多普勒域的斜投影極化濾波和斜投影空域濾波算法的思想,提出了斜投影空域極化域協(xié)同濾波干擾抑制算法,在空域和極化聯(lián)合域?qū)崿F(xiàn)了電離層雜波的多域協(xié)同抑制。此外,還進一步提出了多波束合成算法,在保持雜波抑制效果的同時擴大了觀測目標的角度范圍,以保持與傳統(tǒng)雷達相近的處理效果。理論分析和實測數(shù)據(jù)處理結果表明:利用本文提出的基于斜投影的空域和極化域濾波算法,電離層雜波可得到較好的抑制;而多域協(xié)同處理可在此基礎上,實現(xiàn)更好的雜波抑制效果。論文驗證了多域協(xié)同處理的優(yōu)勢和可行性,為下一代高頻地波雷達
