認(rèn)知天波超視距雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

嚴(yán) 韜，陳建文，鮑 拯

(空軍預(yù)警學(xué)院 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430019)

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·總體工程·

認(rèn)知天波超視距雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究

嚴(yán) 韜，陳建文，鮑 拯

(空軍預(yù)警學(xué)院 重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 武漢 430019)

對(duì)認(rèn)知天波超視距雷達(dá)進(jìn)行了初探，首先介紹了天波超視距雷達(dá)和認(rèn)知雷達(dá)的信號(hào)處理基本流程，引出認(rèn)知天波超視距雷達(dá)的概念；然后聚焦目標(biāo)檢測(cè)重點(diǎn)分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)、環(huán)境感知、波形優(yōu)化以及環(huán)境預(yù)測(cè)等幾個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)，并提出了相應(yīng)的解決方案。文中工作對(duì)拓展天波雷達(dá)理論和提升雷達(dá)系統(tǒng)性能具有重要的理論價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。

天波超視距雷達(dá)；認(rèn)知雷達(dá)；目標(biāo)檢測(cè)；電離層；雜波

0 引 言

天波超視距雷達(dá)(OTHR)具有大范圍、遠(yuǎn)距離、抗隱身、抗低空等優(yōu)良的目標(biāo)探測(cè)性能，在戰(zhàn)略防空、反導(dǎo)預(yù)警、對(duì)海監(jiān)視等多個(gè)領(lǐng)域都具有十分廣泛的應(yīng)用，備受世界各主要大國(guó)的高度重視[1]。由于工作體制的特殊性，OTHR面臨著遠(yuǎn)較一般雷達(dá)復(fù)雜的外部環(huán)境[2]。首先，OTHR信號(hào)易受電離層信道調(diào)制的污染。電離層的多層結(jié)構(gòu)引起多模多徑傳播污染；電離層非線性時(shí)變?cè)斐蓮?qiáng)雜波展寬；電離層色散效應(yīng)帶來功率衰減。其次，電離層中存在的非均勻散射體引起擴(kuò)展雜波，如瞬態(tài)流星余跡淹沒附近目標(biāo)；等離子體流引起團(tuán)狀、絮狀雜波干擾。最后，各種工業(yè)、大氣噪聲抬高目標(biāo)檢測(cè)基底，增加檢測(cè)難度。這些因素與目標(biāo)本身特性及其所處環(huán)境交織在一起，限制了OTHR目標(biāo)檢測(cè)性能的發(fā)揮。

20世紀(jì)末開始，出于種種考慮，包括美國(guó)、俄羅斯在內(nèi)的許多國(guó)家停止了各自O(shè)THR的運(yùn)行，轉(zhuǎn)而發(fā)展研究新體制的天波雷達(dá)。先后出現(xiàn)了二維天線陣列天波雷達(dá)[3-5]、多輸入多輸出(MIMO)體制天波雷達(dá)[6-8]、接收站前置天波雷達(dá)[9]以及外輻射源超視距雷達(dá)[10]等新體制天波雷達(dá)，其中尤以法國(guó)進(jìn)展最快，其研制出的NOSTRADAMUS[3]二維陣列天波雷達(dá)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)列裝使用。綜合來看，上述一些研究主要是基于天波雷達(dá)體制的革新來減小探測(cè)環(huán)境(電離層、雜波、干擾等)和目標(biāo)特性的變化對(duì)雷達(dá)性能的影響，進(jìn)而提升雷達(dá)性能。在這些新體制天波超視距雷達(dá)的研究中，二維天線陣列結(jié)構(gòu)和MIMO體制受到的關(guān)注最多。相較于傳統(tǒng)天波雷達(dá)，二維陣列和MIMO體制在電離層結(jié)構(gòu)辨識(shí)[11]與多徑雜波抑制[12]上有一定的優(yōu)勢(shì)，但在應(yīng)對(duì)電離層時(shí)變特征和色散效應(yīng)等方面卻仍受制于被動(dòng)適應(yīng)的工作模式。因此，OTHR系統(tǒng)性能受電離層信道和外部環(huán)境的制約仍是系統(tǒng)當(dāng)前最為關(guān)鍵的瓶頸和不足。

目前，天波超視距雷達(dá)采取先感知環(huán)境、后探測(cè)目標(biāo)的工作模式，僅能被動(dòng)應(yīng)對(duì)環(huán)境變化，響應(yīng)不夠靈活且調(diào)整內(nèi)容單一。在外部環(huán)境平穩(wěn)的情況下，尚可保證目標(biāo)探測(cè)的順利進(jìn)行，而當(dāng)電離層狀態(tài)非平穩(wěn)、外部環(huán)境不規(guī)則時(shí)，探測(cè)性能便會(huì)大幅下降。因此，改進(jìn)當(dāng)前環(huán)境感知與應(yīng)對(duì)機(jī)制，降低天波超視距雷達(dá)對(duì)外部環(huán)境的依賴，充分挖掘復(fù)雜電離層環(huán)境下目標(biāo)的檢測(cè)性能，已成為一項(xiàng)緊迫的課題。

1 認(rèn)知雷達(dá)與認(rèn)知天波超視距雷達(dá)

2006年，HaykinS[13]提出了認(rèn)知雷達(dá)的概念，其工作流程如圖1[13]所示。與傳統(tǒng)雷達(dá)相比，認(rèn)知雷達(dá)具有以下三個(gè)重要特征：

1)智能信號(hào)處理：建立在雷達(dá)與周圍環(huán)境的交互繼而進(jìn)行學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上。

2)接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的反饋：實(shí)施智能信號(hào)處理的支撐。

3)回波信息的保持：由通過跟蹤來進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的貝葉斯方法實(shí)現(xiàn)。

圖1 認(rèn)知雷達(dá)工作流程圖

認(rèn)知雷達(dá)的概念一經(jīng)提出，立刻引起了國(guó)內(nèi)外雷達(dá)界的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為是雷達(dá)發(fā)展史上具有里程碑意義的理論成果和裝備發(fā)展的新趨勢(shì)[14-19]。

為適應(yīng)外部環(huán)境需求，傳統(tǒng)天波超視距雷達(dá)采取了電離層環(huán)境診斷、電磁頻譜監(jiān)測(cè)等一系列措施，以此來優(yōu)化發(fā)射信號(hào)的頻率、帶寬等參數(shù)，其基本工作流程如圖2所示。

圖2 天波超視距雷達(dá)工作流程圖

對(duì)比圖1和圖2不難看出二者具有相似性：天波超視距雷達(dá)中的電離層，對(duì)應(yīng)著認(rèn)知雷達(dá)中的外部環(huán)境；電離層垂測(cè)、斜測(cè)以及電磁頻譜檢測(cè)設(shè)備，對(duì)應(yīng)著認(rèn)知雷達(dá)中的其他傳感器；而電離層數(shù)據(jù)庫，正是認(rèn)知雷達(dá)中先驗(yàn)知識(shí)的具體體現(xiàn)，因此傳統(tǒng)天波超視距雷達(dá)在結(jié)構(gòu)上與認(rèn)知雷達(dá)相吻合。在當(dāng)前天波超視距雷達(dá)系統(tǒng)中，所有的自適應(yīng)方法均聚焦于接收端，即從接收數(shù)據(jù)中估計(jì)環(huán)境的統(tǒng)計(jì)特性，以此作為自適應(yīng)處理接收數(shù)據(jù)的依據(jù)。在發(fā)射端，盡管也有根據(jù)接收數(shù)據(jù)改變發(fā)射信號(hào)參數(shù)的步驟，但這種適應(yīng)是通過“先感知，后調(diào)整”來實(shí)現(xiàn)的，存在諸多不足：首先，這種方法需要外部環(huán)境在適應(yīng)過程中保持平穩(wěn)，否則無法應(yīng)對(duì)；其次，對(duì)外部環(huán)境的感知內(nèi)容粗淺而模糊，不夠精細(xì)和全面；最后，對(duì)發(fā)射信號(hào)的調(diào)整僅局限于頻率和帶寬兩個(gè)參數(shù)，遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。由此可知，天波超視距雷達(dá)具有認(rèn)知雷達(dá)的架構(gòu)與需求，但從認(rèn)知雷達(dá)的角度來看，傳統(tǒng)天波超視距雷達(dá)對(duì)外部環(huán)境的適應(yīng)還處于認(rèn)知的初級(jí)階段。

認(rèn)知天波超視距雷達(dá)(COTHR ) 的概念由南京電子技術(shù)研究所盧琨首次提出[20]，進(jìn)一步研究尚未見報(bào)道。但已有文獻(xiàn)研究了高頻天波雷達(dá)認(rèn)知自適應(yīng)波形設(shè)計(jì)問題[21]，以及知識(shí)輔助的天波雷達(dá)CFAR檢測(cè)問題[22]。可以看出，將認(rèn)知概念引入天波超視距雷達(dá)的理念已初見端倪，盡管目前尚缺乏較為系統(tǒng)、深入地將認(rèn)知雷達(dá)理論與天波超視距雷達(dá)系統(tǒng)相結(jié)合的研究，還沒有真正解決天波超視距雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)性能受電離層信道和復(fù)雜環(huán)境制約的瓶頸問題，但其具備的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。

2 關(guān)鍵技術(shù)及解決方案

由前所述，傳統(tǒng)天波雷達(dá)已經(jīng)具備認(rèn)知雷達(dá)的“雛形”，而真正認(rèn)知意義上的認(rèn)知天波雷達(dá)突出強(qiáng)化系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的認(rèn)知與適應(yīng)方式，改善傳統(tǒng)系統(tǒng)“被動(dòng)適應(yīng)”環(huán)境變化的模式，有效提升目標(biāo)檢測(cè)性能。具體來說，可歸納為以下三點(diǎn)：(1)擴(kuò)大對(duì)外部環(huán)境的感知內(nèi)容，加深認(rèn)知程度；(2)增加發(fā)射信號(hào)自適應(yīng)調(diào)整的范圍，實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)；(3)實(shí)現(xiàn)基于預(yù)測(cè)的發(fā)射—接收閉環(huán)全自適應(yīng)處理。

涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下四個(gè)方面內(nèi)容。

2.1 雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

電離層診斷和目標(biāo)探測(cè)是天波雷達(dá)的兩大功能。對(duì)傳統(tǒng)天波超視距雷達(dá)，這兩個(gè)功能各由一套系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，二者相對(duì)獨(dú)立。這種環(huán)境感知和目標(biāo)探測(cè)“兩張皮”的系統(tǒng)架構(gòu)，使天波雷達(dá)在工作時(shí)存在延遲、脫節(jié)、系統(tǒng)規(guī)模臃腫等一系列問題，無法形成一個(gè)高效的閉環(huán)系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)認(rèn)知天波雷達(dá)的各項(xiàng)功能，必須對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行深入研究，使之符合認(rèn)知雷達(dá)特征，具備感知與探測(cè)一體化的系統(tǒng)架構(gòu)[23]。因此，設(shè)計(jì)科學(xué)合理的系統(tǒng)框架、內(nèi)部協(xié)調(diào)配合機(jī)制與資源配置準(zhǔn)則，是將認(rèn)知理念運(yùn)用于天波超視距雷達(dá)系統(tǒng)的關(guān)鍵。

為兼顧理論先進(jìn)性與工程可實(shí)現(xiàn)性，從現(xiàn)有的天波超視距雷達(dá)架構(gòu)出發(fā)，在已有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)感知與探測(cè)的一體化。具體而言，即在目標(biāo)探測(cè)分系統(tǒng)中引入環(huán)境預(yù)測(cè)功能，結(jié)合環(huán)境診斷分系統(tǒng)提供的先驗(yàn)信息進(jìn)行環(huán)境感知。這樣既能形成感知與探測(cè)的閉環(huán)，又能充分利用已有基礎(chǔ)，降低實(shí)現(xiàn)的難度，初步的系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。在這一架構(gòu)中，除了從環(huán)境感知分系統(tǒng)出發(fā)對(duì)發(fā)射端工作參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，還從接收端引入了對(duì)環(huán)境狀態(tài)變化趨勢(shì)的預(yù)測(cè)和基于知識(shí)庫先驗(yàn)信息的輔助決策，這是認(rèn)知雷達(dá)理論在本系統(tǒng)中的直接體現(xiàn)。需要說明的是，環(huán)境感知分系統(tǒng)由現(xiàn)有的環(huán)境診斷分系統(tǒng)和其他傳感器信息共同構(gòu)成，其中其他傳感器信息包括諸如覆蓋區(qū)海況、氣象等外部來源的情報(bào)。

圖3 認(rèn)知天波雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 復(fù)雜環(huán)境感知

和常規(guī)雷達(dá)相比，各種雜波干擾背景(下文統(tǒng)稱為雜波)與非規(guī)則電離層信道同時(shí)存在是天波雷達(dá)特有的現(xiàn)象，二者的相互交織嚴(yán)重制約了目標(biāo)檢測(cè)性能。要緩解這些制約，認(rèn)知天波雷達(dá)必須具備對(duì)復(fù)雜環(huán)境的感知能力。這一感知過程，既包含建立在當(dāng)前環(huán)境認(rèn)知基礎(chǔ)上的短期趨勢(shì)預(yù)測(cè)，也包括基于知識(shí)庫信息對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)過程。一方面，受太陽、地球活動(dòng)的影響，電離層狀態(tài)呈現(xiàn)出較為明顯的周期性；同時(shí)，按照地理位置與時(shí)間的不同，一些雜波的特性變化也存在著一定的規(guī)律，因此，通過長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)過程建立電離層信息與雜波信息知識(shí)庫，將有助于系統(tǒng)性能的提升[24]。另一方面，對(duì)當(dāng)前環(huán)境信息的感知主要從接收的回波信號(hào)中提取，而通常接收到的回波信號(hào)是電離層和雜波共同作用的產(chǎn)物。在此背景下，要實(shí)現(xiàn)對(duì)兩種環(huán)境的清晰感知，首先必須能將二者有效區(qū)分開來，而后分別加以提取。這實(shí)質(zhì)上也是對(duì)電離層污染進(jìn)行感知與校正的需要。

針對(duì)電離層信道污染的感知，核心在于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的獲取。所謂標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，是指經(jīng)過電離層傳輸，并在傳輸過程中受到電離層污染，形式已知的信號(hào)。鑒于通過覆蓋區(qū)內(nèi)應(yīng)答裝置獲取標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的方式成本高難以實(shí)現(xiàn)，可以從裝備實(shí)際工作中獲得的確知目標(biāo)或合作目標(biāo)的回波信號(hào)中提取標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。首先通過濾波將單個(gè)目標(biāo)的信號(hào)與雜波分離開來，然后將該數(shù)據(jù)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，即可提取電離層污染的相關(guān)信息。圖4為通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提取的某飛行目標(biāo)返回信號(hào)的一個(gè)脈沖。由圖4可見，接收信號(hào)頻譜與發(fā)射信號(hào)帶寬大體一致，但在頻譜細(xì)節(jié)上存在諸多差異，反應(yīng)了電離層信道對(duì)信號(hào)的調(diào)制，從側(cè)面證實(shí)了電離層的精細(xì)色散效應(yīng)[25]。

圖4 某實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)射與接收信號(hào)頻譜

上述電離層信道污染感知方法要求已知目標(biāo)信息，適合于飛行目標(biāo)這一類可通過濾波器將目標(biāo)回波信號(hào)和雜波信號(hào)分離的情形，而對(duì)于艦船類的低徑速目標(biāo)，其回波通常易被地海雜波所掩蓋，難以通過濾波進(jìn)行分離，因此需要尋求新的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。由高頻電磁波散射理論可知，高頻海雜波具有兩個(gè)幅度較強(qiáng)的一階Bragg峰，因此可以作為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如圖5所示，回波譜具有兩個(gè)明顯的尖峰。但當(dāng)回波信號(hào)被電離層污染時(shí)，海雜波被展寬，此時(shí)難以分辨一階和高階海雜波，如圖6所示，因此提取單個(gè)一階海雜波展寬信號(hào)進(jìn)行污染估計(jì)的性能將大打折扣。此時(shí)，可利用先驗(yàn)知識(shí)庫和其他傳感器提供的實(shí)時(shí)海情作為無污染的海況信息，由此構(gòu)建的一階Bragg海雜波作為污染回波的校正標(biāo)準(zhǔn)。在獲得標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)后，從信號(hào)熵與信號(hào)頻譜質(zhì)量的關(guān)系出發(fā)，對(duì)電離層相位和幅度污染進(jìn)行尋優(yōu)估計(jì)，采用不斷改變污染函數(shù)參數(shù)的方式來減小信號(hào)熵，使污染回波譜寬逐漸逼近同海況下的無污染雜波譜寬。

圖5 無電離層污染時(shí)的海雜波譜

圖6 經(jīng)電離層污染后的海雜波譜

2.3 發(fā)射波形優(yōu)化設(shè)計(jì)

發(fā)射波形優(yōu)化設(shè)計(jì)是認(rèn)知雷達(dá)的基本特征，也是提升認(rèn)知天波雷達(dá)性能的主要途徑[26]。對(duì)天波雷達(dá)而言，環(huán)境背景、目標(biāo)類型遠(yuǎn)多于一般系統(tǒng)，因此基于系統(tǒng)任務(wù)和工作模式的代價(jià)函數(shù)也就各不相同。對(duì)飛行類目標(biāo)，由于多普勒頻率大，相干處理時(shí)間較短，需著重考慮電離層信道色散特性與非均勻散射體雜波的影響；對(duì)艦船類目標(biāo)，雖然因徑向速度較慢落入雜波背景，不過由于RCS大，回波強(qiáng)度通常大于高階海雜波，雜波并不是影響目標(biāo)檢測(cè)的主要因素，然而在電離層影響下，存在一階Bragg峰展寬并淹沒目標(biāo)的情況，因此波形設(shè)計(jì)時(shí)需重點(diǎn)考慮克服電離層時(shí)變特性。此外，波形設(shè)計(jì)還要考慮多種約束條件(比如恒模、有限帶寬和能量限制等)。而這些準(zhǔn)則、條件的數(shù)目越多，意味著優(yōu)化問題所涉及的維度越大，其非線性也越強(qiáng)，解析性也越差。為此，采取智能尋優(yōu)方法設(shè)計(jì)波形成為認(rèn)知天波雷達(dá)的必然選擇。

在波形設(shè)計(jì)方面，對(duì)于受電離層色散效應(yīng)影響的飛行目標(biāo)，發(fā)射波形設(shè)計(jì)有兩種可能的思路：一是著重突出非均勻散射體與目標(biāo)受電離層色散效應(yīng)影響的不同，以改善信雜(噪)比為準(zhǔn)則；二是以非均勻散射體雜波統(tǒng)計(jì)特性入手，以檢測(cè)概率為優(yōu)化準(zhǔn)則。對(duì)于受電離層時(shí)變特性影響的低徑速目標(biāo)，則主要應(yīng)以校正電離層時(shí)變特性為波形設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。在具體步驟上，首先從現(xiàn)有信號(hào)形式入手，分析單項(xiàng)性能特點(diǎn)。在回波中提取有益信息作為發(fā)射波形設(shè)計(jì)的先驗(yàn)信息，通過遺傳算法、免疫算法等智能優(yōu)化方法調(diào)制波形參數(shù)(信號(hào)帶寬、脈沖長(zhǎng)度、脈沖重復(fù)頻率、相位等)。在此基礎(chǔ)上研究多約束條件下的信號(hào)波形優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2.4 環(huán)境預(yù)測(cè)與目標(biāo)檢測(cè)

通過接收端到發(fā)射端的反饋信息來調(diào)節(jié)發(fā)射信號(hào)的能力是認(rèn)知雷達(dá)的基本特征之一。而接收端得到的信息是基于當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)提取的，調(diào)節(jié)發(fā)射信號(hào)的目的是為了適應(yīng)下一次探測(cè)時(shí)的環(huán)境狀態(tài)。這意味著，要實(shí)現(xiàn)這一功能，認(rèn)知天波雷達(dá)應(yīng)具備從當(dāng)前環(huán)境狀態(tài)預(yù)測(cè)未來環(huán)境狀態(tài)的能力。同時(shí)，在接收到從環(huán)境中返回的信息時(shí)，接收端還應(yīng)根據(jù)這一信息對(duì)上次所做預(yù)測(cè)進(jìn)行濾波或平滑。前者即發(fā)射自適應(yīng)，后者即接收自適應(yīng)，二者的有機(jī)結(jié)合將提高雷達(dá)系統(tǒng)目標(biāo)檢測(cè)性能。從天波雷達(dá)角度來看，要想實(shí)現(xiàn)收發(fā)全自適應(yīng)閉環(huán)處理，不僅需要根據(jù)不同任務(wù)背景、電離層環(huán)境及檢測(cè)性能自適應(yīng)地反饋到發(fā)射端，調(diào)整發(fā)射波形參數(shù)，還需要解決現(xiàn)有方法在強(qiáng)雜波背景中對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)性能缺陷。

貝葉斯濾波理論[27]為解決上述問題提供了思路，貝葉斯濾波中的預(yù)測(cè)和濾波兩大環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)發(fā)射自適應(yīng)與接收自適應(yīng)的具體體現(xiàn)。可借助容積卡爾曼濾波、粒子濾波等改進(jìn)貝葉斯濾波方法，對(duì)環(huán)境預(yù)測(cè)模型的建立和貝葉斯檢測(cè)前跟蹤算法展開研究。環(huán)境預(yù)測(cè)模型的建立應(yīng)根據(jù)任務(wù)場(chǎng)景而有所不同。對(duì)于受電離層色散效應(yīng)影響的飛行目標(biāo)，預(yù)測(cè)模型應(yīng)能描述電離層精細(xì)色散效應(yīng)或電離層非均勻散射體雜波統(tǒng)計(jì)特性的變化趨勢(shì)；對(duì)于受電離層時(shí)變特性影響的低徑速目標(biāo)，則按目標(biāo)RCS大小，分別對(duì)電離層時(shí)變特性和海雜波變化進(jìn)行建模。同時(shí)，可借鑒卡爾曼濾波結(jié)果中同時(shí)包括預(yù)測(cè)和濾波貢獻(xiàn)，通過權(quán)值調(diào)整各自所占比重的思路，對(duì)質(zhì)量不高的預(yù)測(cè)結(jié)果，通過加權(quán)使其退化到只采取接收自適應(yīng)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的情況。在檢測(cè)算法研究方面，對(duì)于回波強(qiáng)度較小的非均勻散射體雜波背景下飛行目標(biāo)，采取貝葉斯檢測(cè)前跟蹤方法進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于像艦船目標(biāo)等一類低可觀測(cè)目標(biāo)檢測(cè)，采取對(duì)時(shí)變污染進(jìn)行校正并抑制雜波的方式。

3 結(jié)束語

傳統(tǒng)天波超視距雷達(dá)采取先感知環(huán)境后探測(cè)目標(biāo)的工作模式，系統(tǒng)性能的發(fā)揮受制于外部環(huán)境的制約。具備認(rèn)知雷達(dá)特征的認(rèn)知天波雷達(dá)具備更加靈活、穩(wěn)健的環(huán)境適應(yīng)能力，從而達(dá)到降低傳統(tǒng)天波雷達(dá)對(duì)外部環(huán)境的依賴，有效提高目標(biāo)檢測(cè)性能的目的。本文借鑒認(rèn)知雷達(dá)的特征，對(duì)認(rèn)知天波超視距雷達(dá)進(jìn)行了初步探討，聚焦目標(biāo)檢測(cè)性能的提升圍繞系統(tǒng)構(gòu)架設(shè)計(jì)、環(huán)境認(rèn)知、波形設(shè)計(jì)以及環(huán)境預(yù)測(cè)等方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究分析，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的解決方案。需要指出的是，認(rèn)知天波雷達(dá)系統(tǒng)和前文所述的二維天線陣列天波雷達(dá)、MIMO體制天波雷達(dá)等新體制天波雷達(dá)之間并非相互獨(dú)立，如何將這些新的技術(shù)體制進(jìn)行有機(jī)融合并逐步推向工程化是天波超視距雷達(dá)未來的重點(diǎn)研究方向。

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嚴(yán) 韜 男，1987年生，博士生，助理工程師。研究方向?yàn)樘觳ǔ暰嗬走_(dá)技術(shù)。

陳建文 男,1964年生，教授，博士生導(dǎo)師。研究方向?yàn)槌暰嗬走_(dá)信號(hào)處理、機(jī)載預(yù)警雷達(dá)信號(hào)處理、陣列信號(hào)處理及目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)。

鮑 拯 男，1977年生，博士，講師。研究方向?yàn)槌暰嗬走_(dá)技術(shù)、陣列信號(hào)處理及目標(biāo)檢測(cè)與識(shí)別技術(shù)。

A Study on Key Technologies of Target Detection for Cognitive Skywave Over-the-horizon Radar

YAN Tao，CHEN Jianwen，BAO Zheng

(Key Research Laboratory, Air Force Early Warning Academy, Wuhan 430019, China)

Cognitive OTHR (over-the-horizon radar) is studied in this paper, basic procedure of signal processing for cognitive radar and OTHR is compared and the conception of cognitive OTHR is addressed, and then key technologies are analysed focusing on target detection including system design, environment perception, waveform optimization and environment predetermination, the corresponding solutions are also proposed. The paper would provide an important theoretical significance and wide application prospects for expanding the theory of OTHR and promoting system performance.

skywave over-the-horizon radar; cognitive radar; target detection; ionosphere; clutter

10.16592/ j.cnki.1004-7859.2016.03.001

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61471391)

嚴(yán)韜 Email：yantaokjid@163.com

2015-10-24

2015-12-29

TN958.93

A

1004-7859(2016)03-0001-05