高频地波雷达抗干扰算法的优化

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高频地波超视距雷达(HFSWR)利用垂直极化的电磁波沿着海面绕射的原理,可以探测到视距以外的超视距目标。由于存在电磁场干扰,会形成很多外界噪声。冲击干扰是一种典型的强干扰,其突发性较强,持续时间短但是强度很大,会大大提高接收信号的多普勒域噪声基底,影响目标检测的能力;而电离层干扰主要是发射信号被反射形成杂波,因为干扰与目标信号频谱相似,很难区分消除,造成雷达系统的性能的降级。因此研究高频地波雷达抑制干扰的有效算法是十分重要的。本论文主要研究的是在抑制高频地波雷达的干扰方面,提出新的优化算法。研究的目的在于优化高频地波雷达系统抑制外界干扰的性能,从而改善雷达远距离探测性能与对目标信号检测能力。全文主要对高频地波雷达抑制冲击干扰的优化算法和抑制电离层干扰的优化算法两大方面展开研究。在高频地波雷达抑制冲击干扰方面,通常算法流程是首先对冲击干扰存在的区间进行定位,然后将检测到的干扰区间数据置零,由相邻的正常数据进行数据重构,从而达到抑制冲击干扰的目的。本文在总结了传统的检测干扰算法:小波变换法和矩阵分解法的优势和局限性后,提出了优化后的小波变换—矩阵分解联合抑制法,可以提高区间定位精度。在数据重构方面,针对不同类型的冲击干扰,提出了两种数据恢复方案:AR预测模型和RBF神经网络算法。仿真实验表明,改进后的总方案可以有效地抑制三种不同类型的冲击干扰,在减小了多普勒域的噪声基底的基础上,有效提高了高频地波雷达抑制冲击干扰的能力。在高频地波雷达抗电离层干扰方面,通常方法是提高雷达的工作频率,使得发射信号可以直接穿透电离层,不会反射回接收机造成电离层杂波而对雷达系统形成干扰,但是提高频率会增大地波衰减,降低雷达的远距离探测能力,影响雷达性能。所以本文是利用卡尔曼滤波的加权融合算法结合了高频地波雷达外界中的电磁环境频谱信息,采用优化后的平均功率最小准则选出最佳工作频段,提高了雷达系统的稳定性,在既保证不影响雷达的远距离探测能力的情况下,又能最大程度的抑制电离层杂波形成的干扰。
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