[发明专利]垂测信息和高频地波雷达杂波信息的对应性分析方法

说明书

本发明公开了一种垂测信息和高频地波雷达杂波信息的对应性分析方法，所述方法包括如下步骤：1)获取频高图信息和距离‑多普勒谱信息；2)对距离‑多普勒谱进行图像处理，得到只含有电离层杂波信息的距离‑多普勒谱；3)将频高图信息与图像处理后的距离‑多普勒谱分别进行数据提取，并在提取后进行归一化，得到分别由两设备信息所构成的数据向量；4)对3)得到的两数据向量，采用DTW算法进行数据比对分析，得出两数据间的最小距离或失真度，从而得到电离层垂测仪与高频地波雷达所提取的电离层信息的相关性。该方法可验证电离层垂测仪频高图中的电离层信息与高频地波雷达距离‑多普勒谱中的电离层杂波信息是否具有一定的相关性。

技术领域

本发明属于电离层探测技术领域，涉及一种电离层垂测信息和高频地波雷达杂波信息的对应性分析方法。

背景技术

电离层是由太阳紫外线辐射以及X射线辐射所产生的离层大气，其中存在大量复杂的化学反应，控制着离子浓度和电子浓度等电离层物理特性。由于地磁场、电离层呈现各向异性，因此电离层是一种不均匀随机起伏的离化介质，对于入射电磁波，其相当于一时变滤波器，对信号在时域、频域、角度域等进行复杂调制。要想深入了解电离层的结构特性，就需要进行探测，而其中垂测仪探测则是一项较为成熟的技术，虽然电离层垂测仪受到广泛应用，但是其对于电离层的异常情况以及层中等离子体漂移的情况却不能得出较好的结果。

高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar，HFSWR)是一种利用高频(HighFrequency，HF)段(3～30MHz)垂直极化电磁波沿海面绕射传播的物理机制而实现海态遥感与超视距目标探测的新体制雷达，不仅可从海面散射回波信号中提取浪高、洋流及风场的速度与方向等丰富的海洋环境信息，还可对视距外的海面舰船及低空飞行目标实施有效监测。此外，HFSWR还具有反隐身、抗反辐射导弹、造价低等特点，是一种性价比高的早期预警雷达。除军事用途外，HFSWR还可对200海里范围内的专属经济特区(ExclusiveEconomic Zone，EEZ)实现全天时、全天候监测，可弥补我国预警机和沿海岸防雷达的不足，加强海上交通管制，打击非法走私舰船，有助于国家对领海资源的监视能力的综合提升。对于高频地波雷达超视距探测而言，由于天线阵列的非理想性，使得HFSWR在探测目标的同时也会收到来自于电离层的回波信息，而这些电磁波是由电离层所反射回来的，其中也必定包含着电离层中的相关信息。

因此人们希望在现有的HFSWR研究成果基础上，结合垂测仪频高图的分布特性，对两设备所获得的电离层信息进行对应性的分析，从而得出彼此的关系。目前的研究只有HFSWR和垂测仪对电离层单独的分析，并没有研究得出他们之间所存在的关系。而电离层杂波的存在则会在一定程度上影响HFSWR的探测性能，在一定程度上限制了HFSWR的性能，因此需要将HFSWR回波信息和垂测仪垂测信息结合起来进行对比分析，得出它们的关系对于电离层特性的研究以及雷达工作频率的选择都有重大意义，为电离层方面的研究提供数据支持，便于人们更深刻的认识电离层，推动电离层研究的发展。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种垂测信息和高频地波雷达杂波信息的对应性分析方法。该分析方法首次将电离层垂测信息与高频地波雷达杂波信息进行联合分析，对两设备的优势进行相互补充，取长补短，可验证电离层垂测仪频高图中的电离层信息与高频地波雷达距离-多普勒谱中的电离层杂波信息是否具有一定的相关性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种垂测信息和高频地波雷达杂波信息的对应性分析方法，包括如下步骤：

步骤1)分别通过电离层垂测仪和高频地波雷达获取频高图信息和距离-多普勒谱信息，其中：

所述频高图信息的获取方法如下：

(1)通过发射机按照扫频的方式向空中发射电磁波，不同频率电磁波在不同的电离层高度处进行反射，从而形成电离层回波；