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强干扰下天波超视距雷达目标检测和信号恢复研究

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第一章:绪论

1.1天波超视距雷达的原理及特点

1.1.1天波超视距雷达的工作原理

1.1.2天波超视距雷达的特点

1.2天波超视距雷达的发展

1.3本文主要工作

第二章天波超视距雷达基本信号处理

2.1天波超视距雷达信号处理

2.2线性调频方式下的信号处理及工程方案

2.2.1线性调频方式下距离、多普勒信息提取

2.2.2目标方位信息的提取

2.3本章小结

第三章天波超视距雷达DOA估计研究

3.1各种DOA算法的研究

3.1.1空域FFT方法

3.1.2 Capon法

3.1.3 MUSIC算法

3.1.4 ESPRIT算法

3.2相干和相关条件下的DOA估计

3.2.1空间平滑技术

3.2.2增强的协方差矩阵的方法

3.3干扰源个数的估计

3.3.1 MDL准则

3.4天波超视距雷达的DOA估计方案

3.5计算机仿真

3.6本章小结

第四章:天波超视距雷达瞬态干扰检测

4.1门限法瞬态干扰检测

4.1.1基本原理

4.1.2仿真实验

4.2小波变换法瞬态干扰检测

4.2.1相关理论介绍

4.2.2基于小波变换的检测方案

4.2.3小波函数的选取

4.2.4连续小波变换的数值计算方法——矩形积分

4.2.5连续小波变换的数值计算方法——基于CZT的快速算法

4.2.6全局最小二乘拟合公式

4.2.7流星余迹瞬态干扰检测仿真

4.3本章小结

第五章:天波超视距雷达抑制瞬态干扰方法

5.1使用线性预测的方法恢复天波超视距雷达信号

5.1.1求解AR模型

5.1.2使用AR参数进行预测插值

5.2算法的比较

5.2.1AR模型参数的计算量的比较

5.2.2AR模型参数的预测效果比较

5.3仿真实验

5.4本章小结

第六章:瞬态干扰抑制在DSP硬件平台上的实现

6.1 ADSP21160功能与结构

6.1.1 ADSP21160处理器概述

6.1.2 ADSP21160处理核

6.1.3 ADSP21160存储器

6.1.4 I/O控制器与外部端口

6.2使用ADSP21160进行瞬态干扰抑制处理

6.2.1 Hammerhead-PCI板卡介绍

6.2.2程序设计

6.2.3使用ADSP21160进行瞬态干扰抑制处理的过程

6.2.4硬件仿真结果

6.3本章小结

第七章:结论

致谢

参考文献

个人简历

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摘要

天波超视距雷达(OTHR)通常工作在高频波段,频率为3~30MHz。由于天波超视距雷达工作原理是通过电离层反射达到远距离探测目标的目的,所以它具有探测距离广、覆盖范围大、反隐身能力强、预警时间长的优势。军事上主要用于对巡航导弹、低空飞行器以及构成威胁的海上舰队进行早期预警和侦查。由于高频电磁波会与海浪各次谐波产生Bragg效应,天波超视距雷达在民用方面也可以被广泛的用于对海态的遥感,对海风和洋流等海洋现象进行监测。然而由于天波超视距雷达工作的高频段目标特性和传播特性非常复杂,因此必须采取许多特殊的信号处理方法才能有效地增强抗干扰能力,提高目标检测的能力,从而充分发挥其性能优势。 本文主要研究一些天波超视距雷达中目标检测和瞬态干扰抑制的信号处理方法。 首先,从理论上分析了天波超视距雷达通常所使用的线性调频连续波下方位一距离一多普勒三维目标检测的基本原理,得到了实现目标信息检测的工程方案,为整个信号处理模型的建立打下基础。另外,对天波超视距雷达中用于方位检测的DOA估计以及一些相关理论方法进行了详细的分析,得到了针对天波超视距雷达的DOA估计工程方案并进行了计算机仿真。 然后,针对天波超视距雷达回波信号中存在的瞬态干扰,提出了两种检测方法——门限检测方法和小波检测方法,对相关的理论进行了阐述,并通过仿真实验对其性能进行了分析。对于已检测出的瞬态干扰,提出了通过计算AR参数和使用线性预测模型对回波中瞬态干扰进行抑制并恢复出有用信号的方法,给出了处理后的仿真结果,验证了算法的性能。 最后,采用了ADSP-SHARC 21160 DSP处理器,进行了天波超视距雷达瞬态干扰抑制和目标检测的数据处理试验,得到了硬件实验的结果。

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