高频超视距雷达超分辨技术的研究

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要高频雷达传统测角方法是利用数字波束形成测角波束进行方位估计.由于天、地波超视距雷达的探测距离远，可资用的接收天线物理口径所能获得的波束分辨能力较低，测角精度也较低，对远距离观测目标的定位精度不利。利用超分辨方法则不仅可以改善系统的方位分辨能力，同时还能够提高测角精度。由于以往的高频雷达超分辨方法应用研究开展的较少且针对性不强，使得这己在微波雷达中应用较为成功的技术尚未能在我们的高频超视距雷达应用中发挥作用。超分辨算法在微波雷达中应用多为时域处理.在高频雷达中，由于绝对占优的一阶海浪回波的存在，时域超分辨处理是不可能的。为了能使超分

2、辨技术在高频雷达发挥其显著的性能改善作用，本文提出了改进型的非介入式超分辨处理算法，在不改变高频雷达常规信号处理流程的前提下，使超分辨技术实际应用于工程中成为可能。根据高频雷达阵列信号处理的统计模型选择了几种适用的超分辨算法，如多重信号分类、求根MUSIC、最小范数等。与微波雷达应用条件所不同的是高频雷达工作环境因外部环境噪声占优而使接收通道间噪声相关。其次，根据常规超分辨算法基本应用条件要求(窄带时变信号)，合适的处理介入节点在高频雷达常规信号处理的距离谱变换之后。由于此时一阶海浪仍然占优，故必须先完成速度谱变换，剔除一阶海浪谱后作反变换，再进行超分辨处理。这样

3、做的不利之处在于一是信号经两次变换处理会有附加信息损失产生;二是超分辨处理必须是介入式的，极大地加重了信号处理机的运算存储负荷;三是由于未作速度谱分辨处理，可能会因包含信息过多影响超分辨处理识别效果。通过分析推导一维距离谱上信号协方差矩阵估计表达式发现，在一维距离谱上进行超分辨处理与在二维距离一速度谱上进行超分辨处理具有一定的等效性，即一维距离谱超分辨处理可以放到二维距离一速度谱上进行，从而使得超分辨方法可以采取非介入式的方式在高频雷达系统中应用，同时也避免了多次变换带来的负面影响。将超分辨算法与信号检测处理相结合，提出了一套仅针对于信号检测器检测发现的目标谱线区

4、域性超分辨处理方法，既能提高方位估值精度，又能分辨出常规DBF不能分辨的目标组。该方法通过对高频雷达仿真平台产生的多批仿真数据进行了测角估计统计检验以及方位分辨能力提高验证，并且比较了不同算法的使用效果。结果哈尔滨工业大学工学硕士学位论文显示，方位估值精度是原来的1/22/3、分辨波束宽度是原来的1/3-1/20最后，本文还给出了高频雷达目标角度超分辨方法的实现流程图。关键词高频雷达:超分辨算法:方位估计:目标分辨哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIngeneral,azimuthmeasuringinhighfrequencyradarisbased

5、ondigital-beam-forming(DBF).Sincethetargetsobservedbysky-orground-waiveradarisfarfromradarsiteandavailablereceivingantennaaperturephysicallylimitstheformedbeamwidthnarrowing,ithardlyobtainsahigherpracticalazimuth-measuringaccuracyfortargetpinpoint.However,thesuper-resolutiontechnique,

6、whichhasbeensuccessfullyappliedinmicrowaveradar,maybeusedtonotonlyincreasetheazimuthresolutionofHFradarbutalsobeabletoimprovetheaccuracyofangularmeasurementtoacertainextent.Becausetheexistingstudyonsuper-resolutionmethodhasnotbeendevelopedenoughforthepracticalrequirementofHFradar,this

7、techniquehasnotbeenusedinpractice.Super-resolutionprocessingusedinmicrowaveradarisusuallyintimedomainHowever,itisimppssiblefortime-domainsuper-resolutionprocessingtobeappliedinaHFradarinthepresenceofthefirst-orderseareturnswithdominantamplitude.InordertoenhancetheperformanceofHFradarw

8、ithsu