摘要：天地波是指高頻電波經(jīng)過電離層折射和地波繞射的組合傳播模式，這種傳播模式具有潛在的探測能力。該文分析了天地波雷達的雜波特性。在此基礎(chǔ)上，對天地波雷達目標信息獲取的基本方法進行了分析和仿真，并將其簡單應(yīng)用于實驗數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果與理論分析相吻合。應(yīng)用于實驗數(shù)據(jù)時，雖未考慮去除雜波點和關(guān)聯(lián)處理，但結(jié)果仍可表明算法可以提取到疑似目標的信息。

關(guān)鍵詞：天地波雷達；雜波分布；恒虛警

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）16-3810-06

1 天地波雷達

高頻電波通過電離層折射或地波繞射都可以傳播到視距以外的距離。這兩種傳播模式已經(jīng)被廣泛的研究并在軍事和民用領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。天地波是指高頻電波經(jīng)過電離層折射和地波繞射的組合傳播模式，這種傳播模式具有潛在的探測能力。高頻發(fā)射系統(tǒng)通過天波發(fā)射模式將電磁波發(fā)射到目標海域，經(jīng)散射后，被設(shè)置在目標海域附近的岸基或艦載接收設(shè)備所接收。接收信號中除包含強烈的海雜波信號外，還包括硬目標回波，并受到電離層信道的調(diào)制。利用這種機制，可以構(gòu)成天地波雷達系統(tǒng)。

2 天地波雷達目標信息獲取方法

恒虛警檢測算法的性能取決于噪聲背景和目標信號的統(tǒng)計特性。對天地波雷達而言，通常飛機和艦船所處的噪聲背景不同，其檢測性能也有所差異。

3 飛機目標信息獲取

3.1 飛機目標的噪聲背景

3.3 實驗數(shù)據(jù)分析

這里采用如第2節(jié)所述的3級檢測方法提取飛機目標信息。由于檢測過程復(fù)雜，其虛警率和檢測概率難以準確的定性分析。工程上通常認為：峰值檢測對虛警率和檢測概率影響不大；虛警率和檢測概率大致等于2級之積，可以在2級間進行分配。

取樣本量為12，在實際噪聲背景中運行檢測算法，得到2級檢測算法的實際虛警率如圖 5所示。隨著門限因子增加，實際虛警較理論值下降更快，因此，根據(jù)理論計算可有效實現(xiàn)虛警控制。

4 艦船目標信息獲取

4.1 艦船目標的噪聲背景

艦船目標經(jīng)常處于雜波環(huán)境下，情況較為復(fù)雜。通常認為可以用Weibull分布描述海雜波的統(tǒng)計特征。通常我們認為，海雜波一階峰通常遠強于目標回波；在其造成的速度盲區(qū)內(nèi)提取目標信息十分困難。因此，可用于艦船檢測的噪聲背景不包括一階峰區(qū)域。對于天地波雷達而言，直達波及其擴展同樣會在距離多普勒圖上帶來檢測盲區(qū)。在對目標檢測的噪聲背景進行統(tǒng)計時，應(yīng)避免將這些區(qū)域包含在內(nèi)?？梢哉J為，艦船檢測的噪聲背景為背景噪聲和高階海雜波的疊加結(jié)果；由于包含海雜波信息，其分布偏離高斯分布。實驗數(shù)據(jù)表明，300km和2倍Bragg速度范圍內(nèi)的噪聲背景（盲區(qū)除外）符合Weibull分布。圖 8是實驗數(shù)據(jù)雜波背景下的噪聲幅度分布曲線，左邊為對瑞利分布的擬合圖，右邊為對Weibull分布的擬合圖。從圖中可以看出，由于海雜波的存在，噪聲的大值偏大，明顯偏離瑞利分布，接近于Weibull分布。這個結(jié)論與地波雷達的雜波分布研究是相吻合的。也有文獻認為，地波艦船檢測的雜波背景服從對數(shù)正態(tài)分布，天地波的實驗數(shù)據(jù)表明其更接近于Weibull分布。

4.3實驗數(shù)據(jù)分析

艦船信息獲取同樣采用如第2章所述的3級檢測方法實現(xiàn)。與飛機信號不同，艦船信號處于復(fù)雜的雜波背景中。一般而言，距離維噪聲分布平緩，適合于采用最大似然恒虛警檢測。而多普勒維，由于各種雜波存在，目標信號經(jīng)常處于各類雜波邊緣，需要采取相應(yīng)的對抗措施。實際應(yīng)用中一般采用有序統(tǒng)計恒虛警檢測和單邊檢測的方法處理這類情況。

在距離多普勒圖中，認為實際目標信號出現(xiàn)在較近距離，取150km外、雜波附近噪聲作為試驗噪聲背景。在實際噪聲背景中運行檢測算法，即得到2級檢測算法的實際虛警率。檢測器性能與噪聲的具體分布，即形狀因子[c]有關(guān)。我們利用樣本整體獲得[c]的估計，然后分別計算2級檢測的理論虛警率，將其乘積作為級聯(lián)檢測虛警率的近似理論值。將理論值與實際值對比，即可驗證算法的有效性。參考單元數(shù)[K]取24，排序算法門限序號[k]取18。典型的試驗結(jié)果如圖 10所示。從圖中我們可以看到理論分析結(jié)果與實際應(yīng)用結(jié)果相近。受樣本量的制約，試驗的虛警率曲線截止在10-4量級上。

參考文獻：

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