便携式高频海态雷达电离层杂波抑制方法研究

电离层杂波是困扰中远程高频地波雷达的主要问题，严重制约了高频雷达的应用和推广。尤其是在采用紧凑型单极子/交叉环天线的便携式雷达中，由于天线元数少，电离层杂波抑制问题更为困难。本项目主要研究便携式高频雷达中的电离层杂波抑制问题。首先，研究便携式雷达中的电离层杂波特性，发展单个阵元上的距离/时频域杂波抑制方法；然后，利用天线在水平方向和垂直方向上方向图的差异，将天线原先的一组交叉环在垂直方向上拓展为多组交叉环以提供对电离层杂波的空间分集，从而实现电离层杂波对消；最后，利用电离层杂波与海洋回波的极化差异，进一步增加水平方向的短鞭天线组或法线竖直的环天线组接收杂波的水平极化分量，进行极化滤波来抑制电离层杂波。经拓展后的天线形式仍然紧凑。本项目的研究可望极大提升便携式高频雷达的抗电离层杂波性能，促进雷达的进一步推广应用，使其能更有效地服务于我国经济建设和海防事业，创造出更大的经济效益和社会效益。

本项目按照预定计划开展，重点研究了高频地波雷达回波信号中电离层杂波的信号特性、极化滤波方法及垂直方向多交叉环组杂波对消方法，进行了大量计算机仿真实验，用已有的高频地波雷达OSMAR-S探海数据进行了实验验证，并设计、制作了2层交叉环天线，编制了独立的软件模块，利用所在实验室新开发的6通道全数字接收机进行现场实验，采集了一批数据进行处理，很好地验证了项目提出的新方法。本项目提出的杂波处理框架和算法经实测数据检验能够处理在时频域上能量分布较为集中的一大类电离层杂波，这也是出现频率最高的一类杂波。目前在200km以内能有效提高杂波区域海流探测时间约80%，大大提高了高频地波雷达在复杂电磁环境下的适应能力。. 本项目的主要研究工作具体有电离层杂波信号分析、杂波抑制方法研究及实验验证三个大的方面；由于本项目采用的是环天线，为细致分析和提高算法性能，还研究了天线方向图的测量方法。项目组已经积累了大量的实测数据，基本掌握了电离层杂波的距离/时频域/极化域特征，形成了初步的杂波特征数据库；开发出有效的单阵元电离层杂波抑制方法；掌握了垂直方向多交叉环组杂波测向技术及杂波对消技术；改进了极化域杂波相关滤波算法；初步建立了电离层杂波抑制算法库，为实现较为完善的杂波抑制系统打下了良好的基础。. 项目组现已在国际SCI源刊上发表研究论文1篇，SCI源刊录用待发表3篇，发表EI收录论文5篇，待出版高频雷达译著1部，获国家发明专利授权2项，申请已公开发明专利1项，获实用新型专利授权2项，软件著作权2项，项目组培养硕士研究生2人已毕业，在读5人，项目取得的成果对所在国家重点学科无线电物理的学科建设也有良好的促进作用。