高频地波雷达抗雷电干扰研究

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1、第20卷　第2期宇　航　学　报Vol.20No.21999年4月JOURNALOFASTRONAUTICSApr.19993高频地波雷达抗雷电干扰研究李健巍　权太范　于长军　马子龙　王　辉(哈尔滨工业大学电子工程研究所338信箱·哈尔滨·150001)　　摘　要　高频地波雷达(HF2GWRadar)作为探测超视距目标的有效手段在海防武器系统中担当重要的角色。高频段电磁环境恶劣,近区雷电在这一频段激发的天电噪声对HF2GW雷达的正常工作构成了严重干扰。通过分析雷电在HF2GW雷达多普勒域表现的奇异性,本文

2、提出了利用小波变换在多普勒域检测雷电干扰的方法和一种抑制雷电干扰的方案。现场实验表明本文方法有效提高了HF2GW雷达抗雷电干扰的能力。主题词　高频地波雷达　雷电　小波变换　多普勒信号ASTUDYOFHF-GWRADARSUPPRESSINGLIGHTNINGINTERFERENCELiJianweiQuanTaifanYuChangjunMaZilongWangHui(ResearchInstituteofElectronicsEngineeringofHarbinInstituteofTechnolo

3、gy·Harbin·150001)AbstractHighfrequencygroundwaveradarasaneffectiveindicatoroftheover2the2hori2zontargetsplaysanimportantroleinthecoastdefensesystem.Highfrequencybandisahostileelectromagneticenvironment.Inthisbandatmosphericnoiseemittedbylightninginashort

4、dis2tancemaybadlyaffectHF2GWradar'snormalfunction.Analyzingthelightning'ssingularityshowedintheDopplerdomainofHF2GWradar,thispaperpresentsamethodtodetectlightninginterferenceinDopplerdomainusingwavelettransformandaschemetosuppresslightningin2terference.E

5、xperimentsshowthattheanti2lightningabilityofHF2GWradarisenhanced.KeywordsHighfrequencygroundwaveradarLightningWavelettransformDopplersignal1　引言高频地波雷达(HighFrequencyGroundWaveRadar)是利用垂直极化高频电磁波沿海面绕射传播原理实现超视距探测海上目标和超低空目标的雷达。它的探测距离可达300[1]公里,能为海、空防御提供相当充分的预警

6、时间,并可以向超视距反舰导弹、防空导弹以收稿日期:1997年12月16日,修回日期:1998年10月6日3国家自然科学基金和国家教委博士点基金资助76宇航学报第20卷及海上舰艇提供超视距目标的距离、方位和速度等信息。高频地波雷达将成为未来海防武器系统中超视距目标指示的重要手段。高频段的天电噪声是HF2GW雷达的主要噪声源。天电噪声绝大部分来自自然界的雷电。全球每秒发生50～100次闪电,这些闪电辐射的高频电磁波对HF2GW雷达构成了不同程度的干扰。由远区多个闪电叠加形成的天电噪声通常被视为小功率的高斯白

7、噪声,它不会影响HF2GW雷达的正常工作。而HF2GW雷达近区的闪电则会使雷达的探测能力降低,甚至无法工作。如何抑制近区雷电对HF2GW雷达的强烈干扰是HF2GW雷达研究领域尚未解决的前沿课题。该课题的研究将对提高HF2GW雷达的作战性能,特别是对HF2GW雷达的全天候工作具有重大意义。小波变换作为调和分析的有力工具适用于突变信号的检测。本文通过分析雷电信号对HF2GW雷达系统的影响,提出了在多普勒域利用小波分析检测雷电信号,使用多普勒信号恢复消除雷电干扰的方法,有效地抑制了HF2GW雷达的雷电干扰。文

8、章最后给出了现场实验结果。2　高频段雷电信号特征及近区雷电对HF-GW雷达的影响雷电是由大气运动引发的剧烈气体放电。简单地看一次雷电活动是多次先导放电和回击放电的交替。据统计50%以上的闪电持续时间超过180ms,有3个或更多的回击。先导放电功率小、持续时间较长。回击放电功率大、持续时间短。这两种放电过程释放能量的频域分布是不一样的。尽管回击放电是雷电中最强的射频辐射源,但实际观测表明一次闪电中回击放电与先导放电在高频段辐射的能量基本相当。