[发明专利]船载高频地波雷达运动参数辨识与运动补偿方法

说明书

本发明提供一种船载高频地波雷达运动参数辨识方法和运动补偿方法。参数辨识方法基于先验射频信息，对船载高频地波雷达的运动参数进行辨识，计算船载接收天线收到的参考射频信号被六自由度调制后的时域和频域表达，并基于某一自由度运动调制下进入接收天线的参考射频峰的特性，进行某自由度运动下幅值和角频率的高精度辨识。进一步基于辨识的运动参数对一阶海面RCS和参考射频信号进行运动补偿的方法。仿真结果表明，利用高精度辨识的运动参数对一阶海洋回波RCS和参考射频信号进行运动补偿，具有较好的补偿效果，有利于船载平台地波雷达的目标检测。

技术领域

本发明涉及无线电物理学和海洋科学技术领域，具体涉及一种船载高频地波雷达运动参数辨识与运动补偿方法。

背景技术

高频地波雷达(HFSWR)利用高频(3～30MHz)电磁波在导电海洋表面绕射传播衰减小的特点，发射垂直极化电磁波，超视距探测海平面视线以下出现的舰船、飞机和导弹等运动目标。同时，高频地波雷达利用海洋表面对高频电磁波的一阶散射和二阶散射机制，能从雷达回波中提取风场、浪场、流场等海态信息。按照安装平台的不同，高频地波雷达可以分为：岸基高频地波雷达、浮标基高频地波雷达和船载高频地波雷达。

由于海岸线资源日趋匮乏，浮标基和船载高频地波雷达近年来受到人们的广泛关注。特别是船载高频地波雷达，具有机动灵活的特点，可以极大地扩展监测的范围。但由于受船载平台六自由度运动的影响，使得船载HFSWR的回波信号被平台运动调制，从而严重影响目标探测。目前运动补偿方法主要分为三类：(1)使用空时自适应抑制杂波的展宽，提高目标信号检测的性能；(2)通过恢复被污染的多普勒谱来达到多普勒谱中提取海态信息的目的；(3)通过恢复经六自由度运动调制的雷达接收天线的方向图和导向矢量，减少运动对雷达接收天线的调制作用。其中，STAP方法在涉及运动对多普勒谱的影响中是最广泛使用的补偿方法，但STAP更适用于补偿线性运动，对于正弦运动的适用性不高；后两种方法适用于正弦运动的补偿。而平台六自由度运动模型均符合正弦运动，但现有方法通常假设舰船的运动参数(幅值a和角频率ω)已知。而在真实海况下，运动参数无法精确获取，经仿真发现，运动参数的精度对补偿效果有较大的影响。因此有必要开展运动参数的精确辨识。

由于海杂波的特性受海洋动力环境(风、浪、流)的影响会实时变化，因此无法将海杂波作为一种先验信息对运动参数进行高精确辨识。近些年，射频信号的特性被广泛研究，尤其是单频射频信号特性简单，其在多普勒谱上呈线性谱，不受海洋动力环境的影响。接收天线直接接收射频信号，参考射频信号受多自由度运动调制后，其运动特性会反应在多普勒谱上，并且其特性随运动变化可以通过模型表达。因此可以将设定频率的射频信号(落在目标探测区域外)作为先验信息来进行运动参数的高精度辨识。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精确辨识船载高频地波雷达运动参数的方法，并将辨识的运动参数用于运动补偿方法。

为了实现以上目的，本发明提供如下技术方案：一种船载高频地波雷达运动参数高精度辨识方法，包括：

S1:在岸基设置射频信号源：在船舶平台上布放地波雷达系统，所述地波雷达系统包括安装在船舷一侧的接收天线阵列，包括多根沿船只中心轴线对称设置的接收天线，第一根接收天线在船艏；

S2:将海平面划分为若干海面块，针对海面块和射频信号的回波模型可表达为：