高频地波雷达

摘要： 针对地波雷达低信噪比目标信号“闪烁”导致的航迹起始困难问题,本文提出了一种基于PS-VF-TBD的航迹起始方法。该方法综合利用了地波雷达回波谱中目标信号的展宽特征和运动特性,利用PS-VF-TBD方法对运动目标能量有效积累的特点,提高对疑似目标多帧信号间的关联概率,进而提高对真实目标的搜索概率和航迹起始成功率。通过地波雷达实测数据的航迹起始结果及长时间跟踪结果与同步AIS信息的对比分析,表明本文提出的方法相对于基于DP-TBD的航迹起始方法可以给出更好的航迹起始结果,提高了远端低信噪比下“闪烁”目标的航迹起始概率,可提高目标跟踪性能,并具有区分距离-多普勒谱中邻近目标的能力。

摘要： 高频地波雷达的海上目标探测能力与电离层杂波的抑制效果息息相关,而电离层杂波的复杂性与变化多样性又为抑制带来了难题。为实现电离层杂波的抑制,分析了电离层杂波的混沌特性,在此基础上提出一种基于改进粒子群算法优化小波神经网络的抑制方法,解决了粒子群算法易早熟和易陷入局部最优的缺点;提出一种自适应概率变异的策略,丰富了种群多样性,使得整个迭代过程中粒子群能够跳出当前最优,寻得全局最优。实测实验表明,基于改进粒子群算法优化的小波神经网络(PSO-WNN)能够基本预测电离层杂波的数值,进行电离层杂波的抑制,有效改善了信噪比,对电离层杂波的抑制研究具有重要意义。

摘要： 高频地波雷达被广泛应用于海面目标的检测,而由于海杂波的分布散射具有很强的动态特性,通常情况下成为了海面目标检测的主要干扰成分。因此,在强海杂波背景下进行目标检测的关键在于如何有效抑制海杂波。从循环对消、子空间分解、模型预测以及分形特征这几方面对海杂波抑制技术进行综述、分析和总结,为后续对海面目标检测提供参考。

摘要： 近海海流受多种动力过程及岸线岛屿的作用呈现空间和时间尺度上的复杂变化,而地波雷达由于其探测面积广、时间分辨率高的特点成为研究这些变化的有效手段。本文利用舟山海域多年高频地波雷达资料,通过潮流调和分析、低通滤波和相关性分析对该海域海流潮周期、极端事件、季节、年际尺度的动力过程进行了解译。研究表明,舟山海域属于正规半日潮,潮流运动形式以顺时针旋转流为主,流速大小在空间上为东北方向较大,往西南方向逐渐减小,并在近岸处得到增强。余流的年际变化并不显著,但存在着明显的季节变化,例如冬季为南向流,流速减小,空间分布上近岸较外海大,而夏季与之反向,为北向流,流速较大,空间分布较为均匀。进一步分析了风与余流之间的相关性,在大风期间,风与余流的速度相关系数在0.48~0.90之间,方向相关系数在0.55~0.68之间。极端事件发生时,速度、方向的相关系数分别高达0.92与0.91。总体而言,通过分析高频地波雷达数据能够较好地反映舟山海域海流的时空特征,为海洋灾害监测和污染物、藻华的输运研究提供依据。

摘要： 针对高频地波雷达使用双通道干涉法反演横向速度时,如果目标回波信噪比较低,反演得到的横向速度误差大的问题,提出将通道中多帧信号进行积累后提取通道间相位差时间变化率来反演横向速度的方法。从公式推导出发证明了其可行性,并通过仿真验证了该方法可以提高目标信号信噪比,从而得到准确的目标回波相位差变化率,进而能够有效提取低信噪比目标信号的横向速度。通过实测数据处理验证了相干积累用于高频地波雷达反演横向速度的有效性。最后对本方法实际应用的局限性进行了分析,指出了观测时间和目标加速度对提取结果的影响。

摘要： 高频地波雷达的探测性能极易受到射频干扰的影响,当前射频干扰抑制的研究主要是通过人工识别来逐一处理,鲜见实时自动识别与抑制射频干扰的研究。随着深度学习在雷达图像处理方面应用的展开,本文尝试将其引入高频雷达射频干扰抑制中,利用YOLO(You Only Look Once)模型来识别雷达距离多普勒谱图中的射频干扰,继而用高阶奇异值分解(Higher Order Singular Value Decomposition,HOSVD)方法对其进行抑制。仿真和实测数据处理结果表明,此YOLO-HOSVD联合算法实现了对高频雷达射频干扰的自动识别与抑制,单场数据处理时间不超过1.8 s。该方法可以应用于高频地波雷达常规海态观测。

摘要： 高频地波雷达是一种大范围获取海流场的有效手段,已经获得大量应用。为了保障观测数据质量,需要重视设备运行维护环节,其中就包括天线方向图校准。本文首先分析了单频信标天线方向图校准方法相比其他几种校准方法的优点;然后完善了单频信标校准系统,设计了信号频率可调的单频信标,研究并实现了SeaSonde雷达的方向图校准方法;接下来,将新校准系统用于南姜站SeaSonde雷达的天线方向图测量,实测方向图与CODAR应答器测量结果基本一致,通过ADCP与雷达径向流场的比测试验进一步证明校准方法有效;最后总结了使用单频信标校准方法的注意事项。

摘要： 针对海杂波存在对高频地波雷达海面目标检测造成严重干扰的问题,提出一种基于改进的SSA-RBF的高频地波雷达海杂波抑制方法.考虑到网络初始参数影响RBF网络的收敛速度和精度,基本的麻雀搜索算法存在迭代后期种群多样性迅速下降,早熟不易寻到全局最优的问题,研究通过ISSA来优化RBF初始参数.首先,利用混沌精英反向学习初始化种群,提高种群的多样性,为全局搜索奠定基础;其次,改进侦查预警向最优解跳跃的更新方式,扩宽搜索范围;最后提出自适应变异对当前最优解进行变异扰动并引入贪婪选择,避免搜索停滞.用重构的海杂波训练样本来训练海杂波预测模型(ISSA-RBF),之后将训练好的ISSA-RBF对临近距离单元海杂波做单步预测,进而有效抑制海杂波.仿真实验结果表明:ISSA-RBF预测模型相对于PSO-RBF和SSA-RBF来说,可以更好地学习海杂波的内在动力学特征,提高高频地波雷达目标检测性能.

摘要： 1-bit采样因其低成本、低功耗等优势引起了广泛关注,本文主要讨论1-bit采样下雷达的脉压性能。首先,推导了1-bit采样造成的信噪比损失,分析了1-bit采样的适用条件,进而发现1-bit采样适合于单次回波信噪比较低的应用场景。接着,通过理论分析可知相对于高精度脉压系数,1-bit脉压系数会带来额外的脉压信噪比损失,但实现方式更为简单。此外,分析了在高信噪比下,发射信号为线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号时周期性假目标出现的原因,并且指出相位编码可有效避免假目标出现。仿真实验验证了以上理论推导的正确性。最后,结合某高频(high frequency,HF)地波雷达的实测数据验证了1-bit采样的可行性。

摘要： 基于高频地波雷达系统监测得到的海表流资料,选取907个高密度空间点,运用调和分析等方法,探究粤港澳大湾区2020年3月的潮流特征。结果表明,该海域潮流以不规则半日潮M2分潮为主,且浅水分潮影响显著。主要全日分潮和半日分潮的倾角都在120°~160°之间,即最大流速都为西北-东南流向,表现为向岸-离岸流动的趋势。随着与海岸线距离的增加,潮型系数和浅水系数逐渐增大,区域南部离岸区表现出不规则全日潮的特征。可能最大流速和实测最大流速的范围分别为0.33~71.01 cm/s和58.63~149.99 cm/s,其大值都分布于研究区的西北部和南部。

摘要： 本文针对高频地波雷达发射天线易遭受雷电袭击问题利用传输线理论设计了结构简单的避雷天线，仿真和实测验证了设计的可行性。对双频高频地波雷达避雷天线也进行了仿真设计，结果表明天线性能良好。

摘要： 在实际应用中,由于高频地波雷达的测向精度较低,造成目标跟踪产生偏差.双站式无角度观测的高频地波雷达系统很好的解决了这一问题.然而,在这一体制下,仍然存在提高机动目标跟踪精度的需求.本文提出一种基于交互式多模型(IMM)的方法,该算法通过建立不同的运动模型来反映目标不同的运动状况,并以此来估计目标的真实运动状态.仿真结果表明,与传统的单模算法相比,IMM算法在船只目标发生机动时表现出较好的跟踪性能.

摘要： 基于Howell法,SMB模型及最小二乘多波束理论,处理单基地高频地波雷达的实测回波数据,反演得到雷达探测海域风场信息.本文研究着重于整片海域的风场状况,分析风速分布情况与海风整体走向,并与气象浮标和气象站的同步测量结果作对比分析,不同于传统的定点对比实验,本文验证了高频地波雷达探测大范围海域的准确性及稳定性,证明高频地波雷达应用于海洋探测领域的可行性.

摘要： 高频地波雷达单次快拍的目标方位估计中,通常利用降维MUSIC算法估计协方差矩阵,但这种方法相当于减小了天线阵列的有效孔径,降低了阵列天线的自由度,导致目标方位估计精度下降.针对这一问题,本文提出了一种基于阵列数据重排的高频地波雷达单次快拍MUSIC测向方法.该方法将阵列接收的一次快拍数据重新排列成Toeplitz矩阵,进而估计协方差矩阵,克服了降维MUSIC算法构造协方差矩阵由于阵列天线孔径损失引起的方位估计精度下降的问题.仿真和实测数据分析验证表明,基于阵列数据重排的高频地波雷达单次快拍MUSIC测向方法相比降维MUSIC算法不仅方位估计精度高,而且有更高的分辨力.

摘要： 为了提高海洋监控中船只的探测精度,针对星载SAR、高频地波雷达(HFSWR)和自动识别系统(AIS)船只目标点迹的融合探测问题,提出一种采用集合划分法的目标点迹关联算法.首先,根据AIS数据高精度、多维度、高一致性的特点,将星载SAR和HFSWR船只目标点迹分别采用集合划分法与AIS数据进行关联,并在关联结果中匹配分析得到可靠的合作目标信息.然后,对于未关联的SAR和HFSWR目标点迹数据进行关联分析,得到非合作目标的关联信息.在多数据关联过程中,采用了JVC算法进行了最优分配.经过实际船只测试数据验证,该算法可以对有效地关联目标点迹,从而得到精确的合作目标和非合作目标信息,为航迹融合的起始提供更加可靠的依据.

摘要： 广东省气象部门是国内首个开展高频地波雷达探测海面风场试验的气象部门.高频地波雷达可以对海洋环境进行全方位、多手段的立体监测,全天候地实时探测海洋海流、海浪及海风等海态信息.本文分析了阳江高频地波雷达在探测海面风场试验过程中,地波雷达天线场地、雷达站周边环境以及天气、电离层对雷达信噪比的影响,对天线场地的平整、加装反射网、地网等可提高雷达的信噪比.如果能进一步提高雷达的探测性能,提高信噪比,地波雷达将能更好地为海洋气象探测及海洋预报服务.

摘要： 本文简要介绍了国内外高频地波雷达在海洋监测的应用现状,在分析了长江口的地理环境和咸淡水交汇的水域特点基础上,根据高频地波雷达布设时需要考虑的因素提出了长江口及其邻近海域的雷达布设方案;根据本地区若干典型站点现场实验,给出了长江口海域的地波雷达观测的最优参数;最后展望了上海海域地波雷达观测应用前景.

摘要： 针对船舶自动识别系统(AIS)与高频地波雷达(HFSWR)对海上目标探测的数据,对其目标航迹关联技术进行了研究.结合最近邻原则与自适应滤波算法,提出了一种最近邻-自适应滤波(NNAF)航迹关联算法.通过仿真验证结果,表明了该航迹关联算法的有效性与正确性.

摘要： 高频地波雷达(HFSWR)、合成孔径雷达(SAR)和船只自动识别系统(AIS)是海上船只目标大范围探测的主要手段.本文基于已开展的海上船只目标HFSWR、SAR和AIS多手段融合探测研究,介绍了在船只目标多手段融合探测方面的研究进展.首先介绍了构建的HFSWR、SAR和AIS多手段船只目标探测系统和功能模块,然后利用船只目标多手段探测系统,结合开展的船只目标多手段探测实验,评价了船只目标多手段检测和跟踪的探测性能,分析了HSWR、SAR和AIS的船只目标点迹探测率,统计分析了HFSWR和AIS的船只目标航迹的探测误差.

摘要： 高频地波雷达和AIS是海上目标跟踪探测的重要手段,提供的信息具有互补性,通过地波雷达和AIS目标航迹关联,可以识别出合作和非合作目标.本文提出了一种基于模糊理论的地波雷达与AIS目标航迹关联方法,用于探测合作目标,并在此基础上提出了地波雷达航迹修正方法,用于提高非合作目标的探测精度.首先采用径向速度、距离、方向三维信息作为影响关联的特征因素,利用隶属度的概念来描述两条航迹间的关联程度,并通过双门限法则来实现了航迹关联,进一步通过结合地波雷达探测特点和误差统计方法来修正地波雷达航迹.最后利用实测数据验证了本文方法的有效性.

摘要： 本发明提供一种高频地波超视距雷达台风‑电离层扰动动力学模型建模方法，包括：同步实时获取台风‑电离层回波；根据所述台风‑电离层回波获取建立模型所需的参数；所述参数包括：台风中心位置、运动参数及台风轮廓，台风浪场和风场参数，电离层电子浓度、F2层临界频率、电离层多普勒频移、电离层高度参数；根据所述参数建立高频地波超视距雷达台风‑电离层扰动n阶多变量受控的自回归模型CAR(n)；根据所述自回归模型CAR(n)建立高频地波超视距雷达台风‑电离层扰动动力学模型。本发明将促进台风‑电离层扰动动力学特征研究，无论是对于海洋自然灾害和近地空间环境实时监测，还是对于人们认识整个日地空间环境都具有积极的重要科学意义，而且具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明提出了一种轻便式高频地波雷达系统。本发明让射频前端尽可能地接近天线。本发明将多通道接收机分成多个独立的单通道单元装配在天线上或者天线旁，让接收机射频前端尽可能地接近天线，突破高频电缆的束缚，并通过无线方式完成参数配置和数据传输。本发明包括多根接收天线、多个单通道接收单元、发射系统和控制中心；单通道接收单元由射频前端、采样及信号处理模块、同步模块和数据传输模块、电源模块组成。本发明可有效解决高频地波雷达电缆成本高、布放、维护和回收困难等问题，在有效降低回波信号因长电缆损耗从而提高雷达远距离探测性能的同时，使雷达系统变得轻便、灵活，大大降低了系统布设方式和工作成本，有利于雷达的应用和推广。

摘要： 本发明公开了一种天地波一体化组网的高频地波雷达同步系统及方法，本发明的系统包括PCI接口模块、基于FPGA芯片的双口RAM和PCI时序控制模块、GPS接收模块、主控模块、同步控制模块和系统复位电路；本发明采用标准的CPCI总线接口，CPCI所具有高开放性、高可靠性、可热插拔等特性提高了整个雷达系统稳定度。同时，FPGA同步控制模块负责同步控制波形的产生，使得雷达系统的同步时序灵活可配置。本发明所具备的这些特点实现了天地波一化组网高频地波雷达低成本、高稳定以及高精度的同步。

摘要： 本发明属于阵列天线技术领域，提供了便携式高频地波雷达阵列、雷达系统性能分析方法及雷达。高频地波雷达阵列的阵元是圆柱状的磁天线，且磁天线内部含有三个磁性天线体组件；高频地波雷达阵列是由多个阵元组成的均匀线阵，且阵列平面的法线与海面垂直。系统性能分析方法包括从目标探测性能和目标估计性能两个方面来分析雷达系统的目标检测性能；目标探测性能的优劣采用磁天线的有效高度来衡量；目标估计性能的优劣采用MUSIC算法的均方根误差以及角度分辨力来衡量。本发明有利于缩小天线体积、降低布阵成本，提高雷达系统的灵活性以及在电子对抗中的生存能力；对于雷达系统来说，能够在仅轻微损失目标估计性能的同时获得更好的目标探测性能。

摘要： 本发明提出一种基于双参考射频信号的船载高频地波雷达运动补偿方法。在岸基设置两套参考射频信号发射源；在船舶平台上布放地波雷达系统，包括多根沿船只中心轴线对称布放在船舷一侧的接收天线，第一根接收天线在船艏；将海平面划分为若干海面块，通过布放在岸边的双参考射频信号解算平台的姿态参数；实现对受平台运动调制的雷达回波信号的运动补偿。

摘要： 本发明提供了一种双基地高频地波雷达海洋回波反演无向海浪谱的方法。本发明首先对窄波束双基地高频地波雷达原始回波数据进行处理得到离散化回波多普勒谱数据，然后从离散化回波多普勒谱数据中构建比值列向量和海洋散射系数矩阵。最后，通过奇异值分解计算海洋散射系数伪逆矩阵，并且将所求海洋散射系数伪逆矩阵与比值列向量进行矩阵乘法运算得到离散化无向海浪谱。

摘要： 本发明属于雷达探测技术领域，具体涉及一种收发一体式高频地波雷达天线，包括天线杆，所述天线杆的底部插接在底座杆的顶部，所述底座杆的底部固定连接有底座，所述天线杆靠近底部设置有连接盘一，且连接盘一位于底座杆的上方，底座杆的顶部设置有连接盘二，所述连接盘二与连接盘一卡接，所述底座的侧壁铰接有多个底座稳固装置，所述连接盘一的侧壁铰接有多个支撑装置，所述支撑装置远离天线杆的一端设置有卡接装置，所述支撑装置通过卡接装置与底座稳固装置卡接，所述支撑装置与底座稳固装置的位置与数量一一对应，所述支撑装置靠近卡接装置的一端设置有固绳索装置。本发明能够实现雷达天线的快速搭建，与回收，使得地波雷达天线阵列具备机动性。

摘要： 本发明公开了一种基于角度信息的双站高频地波雷达多目标匹配方法，其包括：建立双站高频地波雷达阵列信号模型，得到两个雷达阵列的互相关矩阵；对两个雷达阵列的回波信号进行数字波束形成处理，估计目标信号入射角度；对长基线背景下的阵列信号模型进行分析，获得两个阵列接收信号的差值；利用估计出的角度和新互相关矩阵的对角线元素实现多目标的角度匹配。本发明实施简单、计算复杂度低、匹配成功率高。

摘要： 基于高频地波雷达的中纬度TIDs参数估计方法、存储介质及装置，属于高频地波雷达和电离层遥感领域。本发明是为了解决目前的高频地波雷达不能实现TIDs探测的问题。本发明首先根据高频地波雷达电离层回波时间‑多普勒谱中的TIDs特征形态，通过参数拟合，估计TIDs的传播轨迹；然后根据TIDs在TD谱中的Doppler频移估计TIDs传播径向速度vT，根据高频地波雷达电离层回波时间‑多普勒谱中TIDs出现时间的周期性估计TIDs在电离层中传播周期TT；最后根据TIDs传播周期TT对TIDs引发的电离层反射高度移动速度vv进行估计。主要用于中纬度的TIDs参数估计。

摘要： 本实用新型公开了一种天地波一体化组网的高频地波雷达同步系统，本实用新型的系统包括PCI接口模块、基于FPGA芯片的双口RAM和PCI时序控制模块、GPS接收模块、主控模块、同步控制模块和系统复位电路；本实用新型采用标准的CPCI总线接口，CPCI所具有高开放性、高可靠性、可热插拔等特性提高了整个雷达系统稳定度。同时，FPGA同步控制模块负责同步控制波形的产生，使得雷达系统的同步时序灵活可配置。本实用新型所具备的这些特点实现了天地波一化组网高频地波雷达低成本、高稳定以及高精度的同步。