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1、高頻地波雷達(dá)(High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR)利用垂直極化高頻電磁波(3~30MHz)可實(shí)現(xiàn)對(duì)海上艦船、低空飛機(jī)等目標(biāo)的超視距探測(cè)以及對(duì)海洋表面狀態(tài)信息(如海流、風(fēng)場(chǎng)以及浪高等)進(jìn)行大范圍、全天候的海態(tài)遙感。船載HFSWR是岸基HFSWR技術(shù)的深入與發(fā)展,除繼承了岸基雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)外,其主要特點(diǎn)表現(xiàn)為船載平臺(tái)的靈活機(jī)動(dòng)性。利用此特點(diǎn),船載HFSWR可快速前往感興趣海域開展目標(biāo)探測(cè)或海態(tài)遙感作業(yè)
2、。因此,船載HFSWR在軍事和民用領(lǐng)域都有著廣泛的發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值。
目前基于岸基HFSWR的海態(tài)遙感理論及應(yīng)用技術(shù)比較成熟,國(guó)內(nèi)外均已研制成功多種岸基HFSWR系統(tǒng)并得到推廣應(yīng)用。但基于船載HFSWR的海態(tài)遙感理論和應(yīng)用技術(shù)的研究基本屬于空白。本文以船載HFSWR為研究平臺(tái),以海洋表面流為研究對(duì)象,開展船載HFSWR海洋表面流遙感方法研究。本文研究成果將為我國(guó)開展船載HFSWR海態(tài)遙感研究提供新的理論依據(jù)和方法,對(duì)無(wú)線電海
3、洋學(xué)的深入研究和發(fā)展具有重要的意義。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
1.簡(jiǎn)要介紹岸基HFSWR海洋表面流遙感的基本原理,并在此基礎(chǔ)上分析船載HFSWR海浪回波信號(hào)多普勒譜展寬的機(jī)理以及船載HFSWR應(yīng)用于海洋表面流遙感所需解決的主要問題,即海洋表面徑向流的波達(dá)方位(Direction-of-Arrival,DOA)估計(jì)、海浪回波信號(hào)空時(shí)耦合以及單站海洋表面矢量流估計(jì)問題。
2.針對(duì)船載HFSWR海洋表面徑向流方位估計(jì)中存在陣
4、元數(shù)少、可用快拍數(shù)據(jù)有限、展寬的海浪回波多普勒譜中容易出現(xiàn)目標(biāo)信號(hào)的問題以及復(fù)值稀疏表示方法普遍存在重構(gòu)精度低和計(jì)算量大的問題,首先理論分析船載HFSWR海浪回波信號(hào)在單個(gè)距離和多普勒分辨單元內(nèi)的稀疏性,然后研究基于實(shí)值陣列信號(hào)和實(shí)值陣列信號(hào)協(xié)方差陣稀疏表示的兩種DOA估計(jì)方法;最后通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)船載HFSWR數(shù)據(jù)處理結(jié)果驗(yàn)證這兩種實(shí)值稀疏表示方法的有效性。
3.針對(duì)船載HFSWR海浪回波信號(hào)存在空時(shí)耦合的問題,首先
5、理論分析船載HFSWR海浪回波信號(hào)的特征譜及其分布特性,研究一種船載HFSWR海浪回波信號(hào)協(xié)方差陣秩(即海浪回波信號(hào)特征譜中大特征值的個(gè)數(shù))的估計(jì)方法;然后利用該方法對(duì)船載HFSWR海浪回波信號(hào)在整個(gè)空時(shí)二維聯(lián)合域中的稀疏性進(jìn)行理論分析,重點(diǎn)研究一種基于實(shí)值稀疏表示的空時(shí)二維多重信號(hào)分類(MUltiple SIgnal Classification,MUSIC)方法,并將其應(yīng)用于船載HFSWR海浪回波信號(hào)空時(shí)二維譜估計(jì);最后通過(guò)計(jì)算機(jī)仿
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