天波超视距雷达数据处理算法综述
- 格式:pdf
- 大小:620.69 KB
- 文档页数:8
机载雷达数据处理方法研究机载雷达技术是现代航空领域中不可或缺的一项技术。
它通过发射电磁波,并接收散射回来的信号,实现对地面、水域、天空等对象的可视化识别,从而实现目标探测和监测。
但是,在机载雷达的数据处理过程中,由于受到环境、目标特性等多种因素的影响,亟需采取一系列措施,来提升数据的质量和有效性。
本文将介绍机载雷达数据处理方法的研究现状和技术进展。
一、机载雷达数据处理的基础算法机载雷达数据处理的基础算法包括目标探测、距离测量、角度测量、速度测量等几个方面。
其中,目标探测是机载雷达数据处理中最基础的算法,它通过对收到的信号进行处理,提取出与目标回波相关的信息,从而实现目标检测和识别。
距离测量是机载雷达处理中的另一个重要算法,它通过测量反射回波所需的时间来计算目标到机载雷达之间的距离。
为了提高距离测量的精度,通常会使用多普勒处理技术。
角度测量算法则用于识别目标的位置和方向,它通过测量回波信号到达机载雷达的方向来确定目标的位置和方向。
这个算法通常采用方位角和俯仰角来描述目标的位置和方向。
速度测量也是机载雷达处理中重要的一个算法,它通过测量反射回波信号的多普勒频移来计算目标的速度。
这个算法通常用于飞机雷达中,以帮助航空器进行导航和飞行控制。
二、机载雷达数据处理方法的发展趋势随着现代雷达技术的不断发展,机载雷达数据处理方法也在不断地更新和升级。
其中,下面列举了一些机载雷达数据处理方法的发展趋势。
1. 智能计算和机器学习技术在雷达数据处理中的应用智能计算和机器学习技术可以帮助人们更加准确地分析、处理雷达数据,使得数据的质量和有效性大大提高。
通过对雷达数据进行自动分类、识别以及缺陷检测等处理,可以帮助用户自动化处理这些数据,从而提高工作效率和减少人为误差。
2. 融合多个雷达数据源的技术融合多个雷达数据源的技术是将不同雷达数据源的信息和图像进行融合,从而得到更全面、准确的目标信息。
通过该技术,可以帮助用户更加准确地识别和跟踪目标,并为后续处理提供更好的基础。
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。
分布式MIMO天波超视距雷达阵地配置薛永华;李秀友;孙艳丽;关键【期刊名称】《信号处理》【年(卷),期】2016(32)4【摘要】该文研究了基于目标位置估计克拉美罗界(Cramer-Rao Bound,CRB)的分布式多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)天波超视距雷达收发天线阵地配置问题.根据收发天线阵地、电离层信道和目标的几何位置,给出了分布式MIMO天波超视距雷达目标位置估计的CRB,以该CRB为目标函数,以收发阵地的位置、个数等为优化变量,建立了收发阵地配置优化方程.该优化方程为非线性混合整数规划问题,求解困难.为此,采用数字射线追踪方法将收发阵地的位置转化为关于电离层反射面的镜像位置,将其转化成一个非线性0-1规划问题.对二进制编码的量子行为粒子群优化(Binary Quantum-Behaved Particle Swarm Optimization,BQPSO)算法加以修改用于求解该问题.最后,对不同阵地个数、目标和信道条件下的阵地配置进行了仿真分析,给出了相应条件下的阵地配置策略,并对修正BQPSO算法的性能进行了简要分析.【总页数】9页(P379-387)【作者】薛永华;李秀友;孙艳丽;关键【作者单位】海军航空工程学院电子信息工程系,山东烟台264001;海军航空工程学院电子信息工程系,山东烟台264001;海军航空工程学院电子信息工程系,山东烟台264001;海军航空工程学院电子信息工程系,山东烟台264001【正文语种】中文【中图分类】TN011【相关文献】1.分布式多输入多输出天波超视距雷达海杂波仿真 [J], 薛永华;安昕;王国庆;周伟;关键2.MIMO天波超视距雷达正交信号设计研究 [J], 牛志军;裴炳南;陈洁;高晓兵3.基于分布式MIMO系统的井下分布式智能小区认知通信方案 [J], 邱德润4.基于互信息理论的MIMO天波超视距雷达波形优化方法 [J], 罗杨;赵志钦5.分布式天波超视距雷达体制研究 [J], 卢琨因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
短波超视距雷达及其信号监测摘要:短波超视距雷达信号作为短波频段中一种常见的信号,掌握其特性对频率资源划分和维护我国权益以及国防和经济建设有着极其重要的意义。
本文对短波超视距雷达的原理、主要类别及信号的监测和分析进行了阐述,以期给无线电监测的同行一些启发。
关键词:短波;超视距雷达;无线电监测0 引言雷达(RAdio Detection And Ranging ,RADAR )是以基准信号与从被测物体反射或重发来的无线电信号进行比较为基础的无线电测定系统[1]。
雷达由德国人克里斯琴•赫尔斯迈耶发明,最初用于探测船只前方的金属物体,以达到防撞目的。
英国人沃森•瓦特将雷达引入实用阶段,其主持在英国海岸部署的“CHAIN HOME ”防空雷达系统,在二战抗击德国侵略发挥了重大作用。
二战后,随着磁控管的发展,雷达的工作频率上升,波长更短,信号带宽更宽,目标探测更准确,体积更小巧。
2超视距雷达概述 2.1雷达的工作频率雷达的工作频率越低,越易受电离层(可反射短波频段的无线电波)影响;雷达的工作频率越高(波长越短),越易受气象条件影响。
雷达的覆盖范围与工作频率成反比,分辨率和准确度与工作频率成正比(频率越高,波长越短,可探测的最小物体长度越小)。
图2.1.1 雷达工作频率与覆盖范围、分辨率/精度的关系2.2雷达的覆盖范围常规微波雷达的探测距离由下式决定:(2.2.1)上式中D 是雷达探测距离,h 1是雷达安装高度,h 2是目标高度。
由上式可知:架设高度为70米的雷达,观测10米高目标的范围是47.5公里;架设高度为10米的雷达,观测10米高目标的范围是26公里。
常规微波雷达发射的无线电波在传播中不仅会被山脉等遮蔽,还会受到地球曲率的限制。
一般来说建立直视距离超过几百公里的雷达系统是不切实际的。
常规视距雷达对在地球曲率之下的低空目标无法进行早期预警。
2.3短波超视距雷达与常规雷达的差异为克服视距对常规微波雷达的限制,人们发明了短波超视距(Over-The-Horizon ,OTH )雷达。
第1期 2018年o3月 电光 系统
Electronic and Electro—optical Systems NO.1
Mar.2018
天波超视距雷达海面风向提取技术 孙明磊,邵学德,贺承杰 中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州450047 摘要:天波超视距雷达利用电离层对高频电磁波(3~30 MHz)的反射原理,可对空中目 标和海面目标进行超视距检测和跟踪,探测距离可达3 000 km。除军事应用外,天波超视距 雷达还具有独特的海洋遥感能力。为了分析利用天波超视距雷达进行海面风向反演的可行 性,本文首先分析了一阶和二阶海面后向散射回波的产生机理。同时,通过利用相邻两个波 束的海面风向缓慢变化信息,研究了一种无模糊的海面风向反演算法。仿真试验表明,正、 负一阶Bragg峰回波能量的相对比值受海面风向影响,基于数字波束形成技术,将该方法依 次应用于雷达覆盖范围内的各检测单元,即可得到大区域的海面风向分布信息。研究结果 表明,天波超视距雷达可发展成为一种有效的海面风向遥感监测手段。 关键词:天波超视距雷达;海面回波多谱勒谱;海面散射截面积;海面风向;Bragg峰;数字波 束形成 中图分类号:TN958.93 文献标识码:A
Extraction of Ocean Surface Wind Direction with Skv Wave Over.the.horizon Radar SUN Ming—lei.SHAO Xue-de.HE Cheng-jie (The 27th Research Ins ̄tute of China Electronics Technology Group Corporation。Zbengzhou 4 7,China)
Abstract::Sky—wave over—the—horizon(OTH)radars exploit signal reflection from the ionosphere to detect and track airborne and surface targets beyond the visible horizon,which operates in the high frequency band(3— 30 MHz),and the overall potential coverage could nominally extends 3000 km in range.In addition to such military uses,it provides a unique ocean remote sensing capability.In this paper,the scattering mechanism of the first--and second·-order sea echoes back scattered from the ocean surface are studied to investigate the feasi-- bility of extracting wind direction.Meanwhile,an algorithm of extracting wind direction without ambiguity is presented,where the ambiguity is resolved by minimizing the difference among the indeterminate wind directions derived from two adjacent radar look angles.The simulation results reveal that the ratio of the strength of the positive and negative peaks is highly sensitive to the wind direction,and the unambiguous wind directions of the large sea area covered by radar can be obtained by applying the method proposed sequentially to the whole field of view of the radar with digital beam forming(DBF).It is shown that sky wave over—the—horizon radar would become a useful tool for remotely sensing oceanic winds. Key words:Sky—wave Over—the—horizon Radar;Sea Echoes Doppler Spectrum;Ocean Surface Cross Section;O— cean Surface Wind Direction;Bragg Peaks;Digital Beam Forming(DBF)
一种天波超视距雷达分级Hough变换航迹起始方法
金术玲;梁彦;潘泉;程咏梅
【期刊名称】《电子与信息学报》
【年(卷),期】2008(030)008
【摘要】天波超视距雷达固有的低数据率、低检测概率和低量测精度等特征对航迹起始方法提出新的挑战.本文提出了一种天波超视距雷达两级Hough变换航迹起始算法(TH-HT).该方法首先采用时间.径向距离数据进行第1级Hough变换,将多普勒量测作为积累约束条件来避免无效积累,得到候选航迹;之后对与每条候选航迹相应的时间-方位角数据进行第2级Hough变换,最终得到确认航迹.通过描述各级积累单元获得杂波投票数期望的定理,给出两级阈值的确定方法.与MMUPDA的仿真比较表明,TH-HT不但具有较高的航迹起始概率和较低的虚假航迹概率,而且运行时间大大降低.
【总页数】5页(P1968-1972)
【作者】金术玲;梁彦;潘泉;程咏梅
【作者单位】西北工业大学自动化学院,西安,710072;西北工业大学自动化学院,西安,710072;西北工业大学自动化学院,西安,710072;西北工业大学自动化学院,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.一种Hough变换航迹起始参数空间划分方法 [J], 桑成伟;徐毓;何雅晶
2.一种改进的基于随机Hough变换的航迹起始方法 [J], 高刚;张耀升;周立
3.一种基于Hough变换的航迹起始新方法 [J], 汤金平;时银水;朱岩;司鹏燕
4.一种基于改进快速Hough变换的远程雷达航迹起始方法 [J], 郭璐;黄鹤;刘盼芝;李艳波;黄莺
5.一种基于Hough变换的航迹起始方法 [J], 杨佳义
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
天波雷达欠密度流星余迹干扰抑制算法薄超;顾红;苏卫民;陈金立【摘要】针对欠密度流星余迹干扰影响天波超视距雷达目标检测的问题,提出了基于总体最小二乘旋转不变估计信号参数(Total Least Squares-Estimating Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques TLS-ESPRIT)的欠密度流星余迹干扰抑制算法.首先应用复数据经验模式分解估算流星余迹干扰的位置,并将该位置的回波数据组成Hankel矩阵,然后采用TLS-ESPRIT方法求解Hankel矩阵,解得流星余迹干扰的时域回波,最后从回波数据中去除流星余迹干扰的时域回波,得到流星余迹干扰抑制后的回波数据.与现有流星余迹抑制算法相比,该方法减少了流星余迹干扰的残余和提高了目标的信杂比(SCNR).【期刊名称】《电波科学学报》【年(卷),期】2015(030)001【总页数】7页(P128-134)【关键词】天波超视距雷达;流星余迹干扰;TLS-ESPRIT;复数据经验模式分解【作者】薄超;顾红;苏卫民;陈金立【作者单位】南京理工大学电子工程技术研究中心,江苏南京210094;南京理工大学电子工程技术研究中心,江苏南京210094;南京理工大学电子工程技术研究中心,江苏南京210094;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京210044【正文语种】中文【中图分类】TN958.93天波超视距雷达(Over The Horizon Radar,OTHR)工作在高频波段(3~30MHz),是利用电离层对高频段信号的反射作用而实现对视距以外目标探测的雷达系统,已被应用于军事和民用领域[1-6].然而OTHR工作的电磁环境非常复杂,不仅存在噪声,而且存在诸多瞬态干扰信号[7],其中流星余迹干扰危害较大,在频谱中形成虚假目标和增强背景噪声.因此,提高OTHR的检测性能,实现流星余迹干扰抑制非常重要.目前已有多种时域抑制方法被提出[8-14],其中文献[8-10]需要预先抑制海/地杂波,文献[11-14]不需要预先抑制海/地杂波.文献[8-12]将存在流星余迹干扰的数据段挖除后,均采用自回归(Auto Regression,AR)模型恢复挖掉的数据.AR模型有两个缺陷:一方面,AR模型的阶数较难选择,阶数选择不当将引起噪声基底抬高淹没目标;另一方面,当数据中存在多个流星余迹干扰时,如果将所有干扰数据挖除,剩余数据量将会很少,此时AR模型重构效果不佳,进而影响雷达检测性能.文献[13]利用二进小波变换分解回波信号,并采用对称插值方法抑制细节分量中的流星余迹干扰,此方法无需AR模型预测数据,但回波信号逼近分量中的流星余迹干扰无法抑制.文献[14]采用复数据经验模型分解(Complex Empirical Mode Decomposition,CEMD)将时域数据分解为多个固有模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),由第一个IMF确定流星余迹干扰的位置,利用回波信号与各IMF间的相关系数判断挖除数据的IMF分量个数,将最大相关系数之前的各IMF中干扰处数据置零并重构数据,此方法无需AR模型预测数据,但目标回波在各个IMF分量均有分布,将流星余迹干扰处的IMF数据置零,会导致信杂比(Signal to Clutter plus Noise Ratio,SCNR)降低,且抑制后较多流星余迹干扰残余存在.针对上述问题,引入总体最小二乘旋转不变估计信号参数(Total Least Squares-Estimating Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques, TLS-ESPRIT)算法[15],计算流星余迹干扰回波参数,将流星余迹从时域回波中消除.首先介绍了高频雷达流星余迹干扰产生机理和信号模型,其次分析了算法抑制流星余迹的原理,论述了其计算流程,最后采用仿真实验验证算法的有效性.据报道,每天都有大量的流星进入地球大气层,高速运动的流星体与大气层产生剧烈的摩擦而燃烧,生成具有高能量的分子,与周围大气层分子撞击而发生电离,因此在流星运行的轨道上形成一条电离圆柱体,对高频段电磁波形成反射,其反射回波会产生虚假目标和抬高噪底,影响OTHR的正常工作.流星余迹具有如下特征[16]:1)持续时间与质量成正比,持续时间在几毫秒到几秒之间,平均寿命在半秒左右;2)高度位于80~120km;3)流星余迹干扰有时较强,从雷达波束主瓣和旁瓣均可进入.根据流星余迹电子线密度(即余迹中单位长度内的电子数),流星余迹可分为过密度余迹和欠密度余迹两类[17].在OTHR中,二者均会对高频信号产生散射而形成干扰.文献[18]给出:电子线密度每降低一个数量级,则这个数量级的流星出现概率为前一数量级的10倍.因此欠密度出现的概率高于过密度流星余迹出现的概率,抑制流星余迹干扰中以抑制欠密度干扰为主,选用的数学模型为[16]:式中,smeteor(t)表示流星余迹回波信号;h(t)表示流星余迹后向散射信道响应;s(t)表示雷达发射信号;A表示信道响应初始幅值;α表示信道响应衰减因子;τ表示流星余迹干扰发生时间;fc表示信道响应多普勒频率;φ表示信道响应初始相位.为了行文简洁,以下内容中将欠密度流星余迹干扰缩略为流星余迹干扰.利用CEMD算法估算流星余迹干扰存在的位置,将该位置的回波数据组成Hankel矩阵,采用TLS-ESPRIT算法计算Hankel矩阵求解流星余迹干扰相关参数和持续时间,建立流星余迹干扰时域回波信号,应用原始数据减去估计的流星余迹干扰回波,最后对流星余迹干扰抑制后的一维数组进行傅里叶变换,此时流星余迹干扰消除,目标突显.2.1 估算流星余迹干扰位置假设某一距离-方位分辨单元存在流星余迹干扰,在一个相干积累时间内收到的回波数据为x(n),1≤n≤N,则x(n)内通常包含海/地杂波、目标回波、流星余迹干扰和噪声。
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:1001 506X(2024)04 1236 11 网址:www.sys ele.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):1236 1246.犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋:CHENZR,CHENAL,LIUWJ,etal.Spectrumreconstructionofnonuniformlysampledsignalsforover the horizonradar[J].SystemsEngineeringandElectronics,2024,46(4):1236 1246.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(over the hori zonradar,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。