高频超视距雷达:基本原理.信号处理与实际应用

超视距雷达的领先图书。

本书是本领域全球领先的专家的著作，深入讲述了信号处理模型和超视距（OTH）雷达技术中的关键技术。这一开创性的著作讲述OTH雷达设计与运行的基本原理，然后基于实验数据的分析，深入探讨了真实OTH雷达系统接收到的HF信号的数学建模问题。本书用大量例子展示了现代自适应信号处理技术应用于真实的或仿真的OTH雷达的数据，这些对于OTH雷达系统和技术的研究者、工程师和从业者具有不可估量的价值。

卢琨，南京电子技术研究所研究员，长期从事雷达技术，特别是高频超视距雷达的科学研究工作，发表多篇相关论文，指导本学科方向研究生多名。

目 录 第1章 绪论 1.1 背景与动机 1.1.1 视距雷达 1.1.2 覆盖局限 1.1.3 超越视距 1.2 超视距雷达原理 1.2.1 工作原理 1.2.2 常规特性 1.2.3 实际应用 1.3 高频雷达方程 1.3.1 斜距 1.3.2 发射功率 1.3.3 天线增益 1.3.4 目标RCS 1.3.5 积累时间 1.3.6 总损耗 1.3.7 传输因子 1.3.8 大气噪声 1.3.9 数值示例 1.4 基本系统性能 1.4.1 最小和优选距离覆盖 1.4.2 驻留照射区域 1.4.3 分辨率和精度 第一部分 基 本 原 理 第2章 天波传播 2.1 电离层 2.1.1 历史回顾 2.1.2 形成和结构 2.1.3 D层、E层和F层 2.2 空间和时间变化性 2.2.1 无线电波垂直探测 2.2.2 实测和模型 2.2.3 电离层骚扰和电离层暴 2.3 电离层斜向传播 2.3.1 等价关系 2.3.2 点对点链路 2.3.3 频率、仰角和地面距离 2.4 电离层模式 2.4.1 寻常波和异常波 2.4.2 多径传播 2.4.3 幅度和相位衰落 第3章 系统特性 3.1 基础知识 3.1.1 配置与站址选择 3.1.2 雷达波形 3.1.3 带外泄漏 3.2 雷达架构 3.2.1 发射系统 3.2.2 接收系统 3.2.3 天线阵列校准 3.3 频率管理 3.3.1 传输路径评估 3.3.2 信道占用和噪声 3.3.3 电离层模式结构 3.4 历史回顾 3.4.1 过去和当前的系统 3.4.2 澳大利亚超视距雷达 3.4.3 未来展望 第4章 常规处理 4.1 信号环境 4.1.1 目标回波 4.1.2 杂波回波 4.1.3 噪声和干扰 4.2 标准步骤 4.2.1 脉冲压缩 4.2.2 阵列波束形成 4.2.3 多普勒处理 4.3 操作方法 4.3.1 空中和海上任务 4.3.2 瞬态干扰抑制 4.3.3 数据外推和信号调节 4.4 检测和跟踪 4.4.1 恒虚警率处理 4.4.2 阈值检测与峰值估计 4.4.3 跟踪和坐标配准 第5章 表面波雷达 5.1 一般特性 5.1.1 工作原理 5.1.2 构成和性能 5.1.3 实际应用 5.2 传播机理 5.2.1 近距离和远距离 5.2.2 对流层折射 5.2.3 表面粗糙度和混合路径 5.3 环境因素 5.3.1 海杂波 5.3.2 电离层杂波 5.3.3 干扰和噪声 5.4 实际实现 5.4.1 配置和选址 5.4.2 雷达子系统 5.4.3 信号和数据处理 5.5 实际因素 5.5.1 雷达截面积 5.5.2 多频操作 5.5.3 系统实例 第二部分 信 号 描 述 第6章 波干涉模型 6.1 定性描述 6.1.1 背景和范围 6.1.2 合成波场概略结构 6.1.3 单个模式的精细结构 6.2 通道散射函数 6.2.1 电离层模式识别 6.2.2 模式参数 6.2.3 精细结构观测 6.3 精细结构解析 6.3.1 信号描述 6.3.2 参数估计 6.3.3 空-时MUSIC 6.4 试验结果 6.4.1 数据预分析 6.4.2 模型拟合精度 6.4.3 总结与讨论 第7章 统计信号模型 7.1 平稳过程 7.1.1 背景和范围 7.1.2 高频信号测量 7.1.3 天线阵列拓展 7.2 漫散射 7.2.1 数学表达式 7.2.2 时变的电离层结构 7.2.3 自相关函数 7.3 时域统计特性 7.3.1 参数估计方法 7.3.2 假设接受检验 7.3.3 空间同质性假设 7.4 空间和空时统计 7.4.1 相关系数 7.4.2 平均平面波前 7.4.3 空-时分离特性 第8章 高频通道模拟器 8.1 点源和扩展源 8.1.1 传统阵列处理模型 8.1.2 相干和非相干射线分布 8.1.3 分布信号的参量化 8.2 广义WATTERSON模型 8.2.1 数学公式和解释 8.2.2 时-空起伏 8.2.3 期望的二阶统计 8.3 参数估计技术 8.3.1 标准识别过程 8.3.2 匹配场MUSIC算法 8.3.3 多项式求根法 8.4 实测数据应用 8.4.1 闭合形式的最小二乘法 8.4.2 基于子空间的方法 8.4.3 总结与讨论 第9章 干扰对消技术分析 9.1 干扰和噪声抑制技术 9.1.1 空域处理技术 9.1.2 流行的自适应波束形成技术 9.1.3 高频应用 9.2 标准自适应波束形成 9.2.1 采样矩阵求逆技术 9.2.2 算法的实际应用 9.2.3 另一种时变方法 9.3 瞬时性能分析 9.3.1 实测数据采集 9.3.2 CPI内性能分析 9.3.3 输出SINR改善 9.4 统计性能分析 9.4.1 分幅方法 9.4.2 分批方法 9.4.3 实际工作问题 9.5 仿真性能预测 9.5.1 多通道模型参数 9.5.2 波形扰动的影响 9.5.3 总结与讨论 第三部分 处 理 技 术 第10章 自适应波束形成 10.1 基本概念 10.1.1 很优和自适应滤波 10.1.2 平稳高斯情况 10.1.3 真实环境 10.2 问题形成 10.2.1 干扰与杂波抑制 10.2.2 多通道数据模型 10.2.3 标准自适应波束形成 10.3 时变方法 10.3.1 随机约束方法 10.3.2 时变空间自适应处理 10.3.3 实验结果 10.4 后多普勒技术 10.4.1 应用背景 10.4.2 距离相关自适应波束形成 10.4.3 扩展数据分析 第11章 空-时自适应处理 11.1 STAP架构 11.1.1 慢时域STAP 11.1.2 快时域STAP 11.1.3 3D-STAP 11.2 数据模型 11.2.1 复合信号 11.2.2 冷杂波 11.2.3 热杂波 11.3 对消技术 11.3.1 标准方案 11.3.2 替代过程 11.3.3 仿真结果 11.4 后多普勒STAP处理实现 11.4.1 算法描述 11.4.2 实验结果 11.4.3 讨论 第12章 GLRT检测方案 12.1 问题描述 12.1.1 背景和动机 12.1.2 传统假设检验 12.1.3 另一种二元假设 12.2 测量模型 12.2.1 干扰处理 12.2.2 有用信号 12.2.3 相干干扰 12.3 处理方案 12.3.1 一阶和二阶GLRT 12.3.2 部分均匀的情况 12.3.3 联合数据集检测 12.4 实际应用 12.4.1 空间处理 12.4.2 时域处理 12.4.3 混合技术 第13章 盲波形估计 13.1 问题描述 13.1.1 多径模型 13.1.2 处理目标 13.1.3 动机案例 13.2 标准技术 13.2.1 盲系统识别 13.2.2 盲信号分离 13.2.3 讨论 13.3 GEMS算法 13.3.1 无噪声情形 13.3.2 操作过程 13.3.3 计算复杂度 13.4 SIMO实验 13.4.1 数据采集 13.4.2 信号复原方法 13.4.3 GEMS应用 13.5 MIMO实验 13.5.1 数据采集 13.5.2 源和多径分离 13.5.3 雷达应用 13.6 单站点地理定位 13.6.1 背景及动机 13.6.2 数据采集 13.6.3 定位方法 13.6.4 总结及未来工作 第四部分 附 录 附录A 样本ACS分布 附录B 空-时分离性 附录C 模型分解 参考文献