电离层杂波检测和污染程度评估研究

摘要

高频地波雷达具有反隐身、超视距探测和全天候工作的能力，它在低空、海面目标探测和海洋环境监测中得到广泛应用。电离层杂波严重影响了高频地波雷达的正常工作，它抬高了雷达探测谱基底，破坏了检测背景，给目标检测带来极大困难。为了尽量减少电离层杂波的影响，一方面，对检测到的电离层杂波进行抑制；另一方面，在不同工作频率下评估电离层杂波的影响程度，为雷达选择合适的工作频率。因此研究电离层杂波检测和污染程度评估方法是十分有必要的。
　　为了达到上述目的，本文重点介绍电离层杂波的检测识别方法，并初步研究电离层杂波污染程度的评估方法。主要内容有：
　　1.分析高频地波雷达的典型信号环境，并重点论述海杂波和电离层杂波的特性。文中说明了一、二阶海杂波的产生机理，讨论了海杂波在目标检测和海态监测方面发挥的作用；针对电离层杂波，介绍它的产生机理、传播路径、传输特性和距离域、多普勒域等特性。
　　2.介绍距离多普勒图上扩展电离层杂波的识别检测方法，并用实测的雷达数据验证了该方法的有效性。电离层杂波识别检测主要分为三步。首先进行一阶海杂波的识别与剔除，消除一阶海杂波的影响；然后对距离多普勒图进行阈值分割，得到分割后的二值图像，保留幅度较强信号的空间信息；最后处理二值图像，得到电离层杂波识别结果。用这些方法对实际距离多普勒图进行处理，得到了较为满意的识别结果。
　　3.研究电离层杂波污染程度的评估方法，并探究基于电离层杂波评估结果的雷达选频方法。首先，基于电离层杂波的检测识别结果，定义杂波密度、杂波平均功率等几个描述杂波影响程度的物理量。其次，考虑单个因素或多个因素的作用，分别得到基于单因素、多因素的杂波污染程度评估方法。此外，还引入杂波污染程度的模糊综合评估方法。文中采用这些方法对实测电离层杂波数据进行评估。最后，利用电离层杂波评估结果实现雷达选频，并用实例加以说明。

目录

电离层杂波检测和污染程度评估研究

STUDY ON IONOSPHERIC CLUTTER DETECTION AND ASSESSMENT OF POLLUTION LEVEL

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容及安排

第2章 HFSWR信号环境与电离层杂波的特性

2.1 HFSWR的信号环境

2.1.1 海杂波

2.1.2 电离层杂波

2.1.3 地物杂波

2.1.4 流星余迹干扰

2.2 电离层结构及传播机理

2.2.1 电离层的结构

2.2.2 电离层传播机理

2.3 电离层杂波特性

2.3.1 电离层杂波分类和传播路径分析

2.3.2 电离层杂波传输特性

2.3.3 电离层杂波的频谱特性

2.4 本章小结

第3章 电离层杂波检测识别

3.1 电离层杂波检测的基本思想

3.2 一阶海杂波的识别

3.2.1 一阶海杂波的谱特征

3.2.2 一阶海杂波的识别

3.2.3 一阶海杂波识别实验

3.3 RDP阈值分割

3.3.1 HFSWR检测背景分割概述

3.3.2 基于二维Otsu的RDP阈值分割

3.3.3 RDP阈值分割实验

3.4 RDP上的电离层杂波检测识别

3.4.1 基于区域特征的扩展电离层杂波检测识别

3.4.2 基于连通域标记的扩展电离层杂波检测识别

3.4.3 扩展电离层杂波检测识别实验

3.5 本章小结

第4章 电离层杂波污染程度评估

4.1 相关物理量的定义

4.2 电离层杂波污染程度评估方法

4.2.1 基于单因素的电离层杂波污染程度评估方法

4.2.2 基于多因素的电离层杂波污染程度评估方法

4.3 电离层杂波污染程度的模糊综合评估方法

4.3.1 电离层杂波污染程度模糊综合评估模型

4.3.2 改进的模糊综合评估模型

4.4 电离层杂波污染程度评估在HFSWR选频中的应用

4.4.1 基于传统模糊综合模型的雷达选频实例

4.4.2 基于改进模糊综合模型的雷达选频实例

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢