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天波超视距雷达多径数据关联的研究与实现

作　者: 谌夏
导　师: 胡卫东
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 坐标配准 数据关联 天波超视距雷达 聚类 多径传播
分类号: TN958.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


工作在短波波段的天波超视距雷达可检测到地平线以下相距上千公里的目标,这样远距离的探测是通过电离层对雷达电磁波反射来实现的。天波雷达与普通雷达相比,区别在于它包括特定时延,入射角,多普勒频移和波动特性在内的多径效应。用天波超视距雷达进行目标关联就是要提取和利用当前主要的电离层传播模式,建立雷达探测目标的电波传播模型,通过量测数据推断出目标个数,目标位置以及速度,将每个目标与之相对应的多个回波关联起来。本文重点研究了基于点迹聚类的天波超视距雷达多径数据关联方法,主要内容如下:1、在给定电离层状态的情况下,推导了天波超视距雷达平面量测模型中雷达坐标系与地理坐标系之间的转换关系,这种坐标系之间的变换通常称为坐标配准。雷达数据关联可以同判断电离层的传播模式结合起来,在地理坐标系下引入刻画电离层传播结构的附加参数来建立目标航迹,能够解决天波超视距雷达的多径模糊问题。2、提出了一种天波超视距雷达数据关联的新方法。将雷达量测的数据考虑各种可能的传播模式变换到地理坐标系下,将变换后得到的每一个点称为假设点。采用聚类方法将得到的假设点分成多个类,根据各类中点迹的多普勒和其对应的假设传播模式来选出有效的聚类,再计算出聚类的几何中心。采用多假设方法进行多拍关联,实现量测点,传播模式与目标三者之间的关联,并通过滤波处理得到目标的输出航迹。3、在VC++编程环境下实现了对天波超视距雷达数据处理仿真系统的软件设计,通过运用目标参考拓扑的方法解决了天波雷达系统相邻检测子区之间目标交接的关联问题。介绍了数据处理的流程,并给出了人机交互界面。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 数据处理的特点  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-15
    1.3.1 基于雷达坐标系的数据关联方法  12-13
    1.3.2 基于混合坐标系的数据关联方法  13-14
    1.3.3 对天波雷达现有关联算法的思考  14-15
  1.4 论文的主要工作  15-17
第二章 目标的探测性能和量测模型  17-28
  2.1 引言  17
  2.2 电离层概述  17-20
    2.2.1 电离层结构  17-18
    2.2.2 电离层传播机理  18-20
  2.3 天波OTHR 的探测性能  20-24
    2.3.1 雷达检测区域轮廓  20-22
    2.3.2 高频电磁干扰分析  22-23
    2.3.3 目标分辨能力及量测精度  23-24
  2.4 雷达的平面量测模型  24-27
    2.4.1 雷达与地理坐标系的变换关系  24-25
    2.4.2 仿真实验  25-27
  2.5 小结  27-28
第三章 多径数据关联算法的研究  28-49
  3.1 引言  28-29
  3.2 聚类分析概述  29-31
    3.2.1 聚类分析的基本思想  29-30
    3.2.2 相似性测度及聚类算法  30-31
  3.3 提取天波OTHR 目标航迹的聚类算法  31-38
    3.3.1 基于最大最小距离的聚类算法  31-33
    3.3.2 基于层次的重心聚类算法  33
    3.3.3 聚类中分类距离门限的选取  33-37
    3.3.4 聚类后筛选处理及评价  37-38
  3.4 多拍目标航迹数据关联方法  38-42
    3.4.1 航迹关联跟踪门的选取  38-39
    3.4.2 多假设关联及航迹滤波  39-42
  3.5 仿真分析  42-48
  3.6 小结  48-49
第四章 天波雷达数据处理仿真系统的实现  49-60
  4.1 引言  49
  4.2 量测数据的生成与处理描述  49-50
  4.3 雷达探测子区间的目标交接方法  50-53
    4.3.1 参考拓扑的基本思想  51-52
    4.3.2 拓扑弥散化目标交接  52-53
  4.4 仿真软件设计分析  53-58
    4.4.1 仿真系统的设计目标  53-55
    4.4.2 数据单元的结构  55-56
    4.4.3 软件实现主要技术  56-58
  4.5 仿真系统界面及数据处理性能评估  58-59
  4.6 小结  59-60
第五章 结束语  60-62
  5.1 全文总结  60
  5.2 研究展望  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
作者在学期间取得的学术成果  66

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达：按体制分 > 超视距雷达
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