利用复数经验模态分解抑制高频地波雷达射频干扰的工程应用

为了抑制高频地波雷达(high frequency ground wave radar,HFGWR)射频干扰(radio frequency interference,RFI),提出了复数经验模态分解(CEMD)方法,在抑制射频干扰的同时,最大程度上保留有用信号。通过模拟及实测数据的验证分析,该方法在不损失有用信号的基础上有效抑制了射频干扰,且处理速度快,满足高频地波雷达实时工作要求。     

基于EMD的高频地波雷达抑制射频干扰研究

提出了一种新的抑制射频干扰(RFI)方法,通过短时傅里叶变换找到干扰的时间位置,应用经验模态分解(EMD)方法,去除满足一定频域条件的射频干扰,达到在抑制射频干扰的同时,最大程度上保留有用信号的目的.实测数据分析表明:该方法在不损失有用信号的基础上有效抑制了射频干扰,且处理速度快,满足高频地波雷达(HFGW)实时工作要求.     

高频雷达中非平稳射频干扰的分析及其抑制

为抑制高频雷达中的非平稳射频干扰,推导并分析了其距离-多普勒谱形式及时频特征,指出在时频域上射频干扰表现为单(或多)分量时频脊,且在不同距离元上的时频分布仅有一个相位因子的差别.利用射频干扰特征提出了时频掩模法来抑制非平稳射频干扰.高频地波雷达OSMAR-S实测数据处理结果表明,关于射频干扰的分析正确,干扰抑制方法有效,能够显著提高高频雷达的抗射频干扰能力.     

基于压缩感知的时域抗射频干扰方法

射频干扰是高频地波雷达中一种不可避免的干扰,在海态探测应用中,会对海洋回波信息的提取造成极大困难。基于射频干扰在原始时域数据上的短时性特征,提出了基于压缩感知的时域抗射频干扰方法。该方法利用少量的无干扰采样数据即可对干扰数据段的海洋回波进行估计,以完成射频干扰抑制。经过仿真和实测数据的检验,射频干扰被完全抑制且海洋回波保持完好,表明该方法对射频干扰有良好的抑制效果。     

冲击干扰对高频地波雷达目标检测的影响

高频地波雷达依靠垂直极化电磁波沿海洋表面超视距传播,在军事和民用领域发挥着非常重要的作用。本文根据冲击干扰在雷达多普勒域存在的奇异性特征,利用小波分析法在距离分选后的距离时间序列上检测冲击干扰,并在此基础上进一步采用多种多普勒信号恢复方法,对不同的恢复效果进行了比较,成功地改善了冲击干扰对高频地波雷达的影响。     

高频地波雷达射频干扰抑制研究

针对射频干扰与回波信息在幅度和频域分布上的不同特性,提出了一种改进的经验模态分解(EMD)算法.该方法首先对包含回波信息和射频干扰的原始信号乘以给定的高频信号,将其搬移至高频带,然后通过EMD将回波信息和射频干扰分解到不同的本征模态函数(IMF),在每个IMF中对高出阈值的干扰部分置零,最后将处理后的IMF相加重构信号,并搬移回原频带.达到在抑制射频干扰的同时,无损干扰位置处的回波信息.该方法处理速度快捷,满足雷达实时处理要求.实测数据验证表明:提出的算法改进了原始EMD算法的缺点,并且在不损失回波信息的基础上最大程度地抑制了射频干扰.     

高频地波雷达通信干扰抑制方法研究

工作在高频段的地波超视距雷达，受到高频频段无线电严重干扰，如何避免和减少此类通信干扰一直是研究难题。本文分析了高频通信干扰的产生及特点，通过无目标距离单元干扰样本值估计出干扰的统计特性，并利用特征分解及投影的方法抑制高频通信干扰。对实测数据的处理结果表明，该方法能有效地抑制高频通信干扰。     

分布式高频超视距雷达探测与组网技术研究

高频地波雷达海洋环境监测技术在国家863计划持续支持下已形成较为完整的自主知识产权体系,并已开始了产业化进程。随着国家海洋资源开发、生态与环境保护、防灾减灾以及国防战略等需求的日益增长,一方面要求提高雷达对沿岸海洋要素探测的精细化程度,另一方面也要求显著提升雷达对远海的探测能力,突破地波雷达目前仅能沿海岸线布设的模式。该项目研制并建设成一个分布式高频超视距雷达海洋环境监测示范网,它由一部浮标式高频地波雷达、三部具有"多发多收"工作模式的双/多频岸基高频地波雷达和一个高频天波发射站构成,通过卫星同步组成可协同工作的天-地波综合海洋环境探测网。实现近岸200 km精细化观测、岸基350 km探测、浮标式高频地波雷达条件下远至离岸1 000 km范围(涵盖日本附近、台湾以东的远海)海洋表面动力学要素信息的快速获取。开展规范化比测试验,推动高频超视距雷达风、浪、流探测尤其是对灾害性海洋天气和海上环境事故的监测进入业务化运行水平,为我国大面积海洋环境监测提供新型骨干设备。     

高频地波雷达中电离层Es层杂波分析及其抑制

针对电离层杂波这一目前限制中远程高频地波雷达发展的主要因素,分析了突发E层(Es)杂波的信号特征．观察到电离层Es层杂波会在1 d内多个时间段出现,每次持续时间为2～3 h,且历经由单分量时频分布到扩展型散乱分布的变化．Es层杂波在能量上显著高于雷达海洋回波,且在距离上的相关性明显高于海洋回波,据此提出了杂波抑制的距离相关对消法,利用相邻距离元上回波信号估计杂波子空间,对杂波进行正交投影滤波．雷达实测数据处理结果表明上述分析和杂波抑制方法是正确和有效的．     

便携式高频地波雷达双频接收天线的设计与实现

现有高频地波雷达大多采用单一工作频率,较易受外部干扰影响,且回波包含信息有限。设计与实现了一种便携式高频地波雷达双频接收天线,通过对原有单频接收天线电路进行修改,增加频率控制端和开关电路,实现了三元交叉环/单极子接收天线同时双频工作的功能。室内测试及现场实验结果均验证了该双频接收天线的有效性。     

Adaptive Radio Frequency Interference Mitigation for HF Surface Wave Radar

The paper analyses the characteristics of radio frequency interference （RFI） in HF surface wave radar （HFSWR） which adopts the linear frequency modulated interrupted continuous wave （FMICW）. RFI will influence all the range cells including all the positive frequency and negative frequency, and the negative frequency range cells contain only the interference information. Based on the above characteristics, we introduce and analyze a new adaptive interference mitigation beamforming algorithm using the negative frequency range cells samples to estimate the interference covariance matrix. Experimental results confirm that this general and robust algorithm can achieve effective RFI suppression using the data recorded by the HFSWR, located near Zhoushan in Zhejiang China.     

基于时域干扰消除和能量RAKE接收的超宽带窄带干扰抑制算法

针对脉冲超宽带通信中的窄带干扰问题,根据超宽带信号为时域极窄脉冲而窄带干扰为连续波这一主要特点,提出了一种基于时域干扰消除和能量RAKE接收技术的超宽带时域窄带干扰抑制算法。首先,通过终端开路或者短路的传输线延时特定长度,与原始信号叠加实现了时域窄带干扰抑制,该方法克服了传统陷波法抑制干扰过程中也损失信号的缺点;然后,针对干扰抑制完成后人为引入的多径信号,采用了一种结构简单,计算复杂度较低的能量RAKE接收机。仿真结果表明,该接收机能够对多径信号进行能量的收集,且具有结构简单,计算复杂度较低的特点。     

Anti-interference method for HF radars by transmitting phase-modulated chirps

Radio frequency interference （RFI） is a major problem in high-frequency （HF） radars. Conventional filtering-involved RFI suppression methods may introduce distortions to the target signals of interest and often demand extra hardware costs. In this paper, a novel method for RFI suppression by using linearly or randomly phase-modulated （PM） chirps is proposed, which enables independent analyses of the target signal and the RFI. Furthermore, the directions of arrival （DOA） of the interference are used as constraints to ensure a better DOA estimation of the target. The effectiveness of the method is demonstrated by numerical simulation results. The method can greatly improve the anti-interference capabilities of HF radars and is extremely applicable in the portable and low-cost radar systems.     

基于空频滤波的并行单星约束波束形成算法

由于空域抗干扰算法形成零陷时会导致有用信号一定程度失真,提出了基于空频滤波的并行单星约束波束形成算法。针对宽带接收机的应用,在空频二维宽带处理器的模型下,将各阵元接收数据变换到频域;通过频域并行单星约束方程,保证信号带宽内每个频点上的信噪比,有效防止了传统算法对有用信号的衰减。最后,将每颗卫星信号逆变换到时域,便得到了干扰抑制之后的全部卫星信号。计算机仿真验证了理论分析的正确性和算法的稳健性。     

利用小波变换进行地震数据压缩

根据Ｍ带小波变换理论,结合地震数据的特征,将Ｍ带小波变换应用于地震数据的压缩处理,提出了地震数据的压缩编码算法。实验结果表明,该方法简单,对地震数据压缩行之有效     

基于周期图的自适应谱估计方法

移动的修正周期图谱估计方法在实时处理和非平稳信号处理的场合中是常用的一种有效方法。本文利用其相邻时刻数据组中的数据大量重叠的特点,提出一种谱递推形式的快速自适应谱估计方法,显著地减小了原方法的运算量。     

基于EMD与1D全变分的地震信号去噪

经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是一种信号的时频分析方法,该方法在不需要先验知识的条件下,可以将非平稳、非线性信号,依据信号的特征,自适应的分解为多个本征模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF)之和,得到高的频率分辨率。然而,一般的去噪方法是将所选择的高频IMF部分取不同的阈值进行滤波或者是直接置为零重构后实现信号的去噪,很显然这会造成高频部分有用信号的损失。1D全变分(Total Variation,TV)是一种有效的信号去噪方法,能够非常好的保护信号边缘信息,但有时也会把噪声当作边缘信息,出现虚假边缘现象。因此,基于EMD和1D-TV的优点提出了一种新的去噪方法,根据对实际金属矿床地震信号处理的结果表明,该算法能有效的消除地震信号中的噪声,并能有效保护地震信号边缘构造信息。     

基于VMD改进算法的气体管道泄漏检测

为提取气体管道声波信号中的泄漏成分并进行重构,提出一种结合VMD( VMD: Variational Mode Decomposition) 和误差能量算法的特征提取方法。该方法首先利用油气管道泄漏检测系统模拟气体管道的微小泄漏,并采集泄漏声波信号; 然后利用VMD 算法将采集到的泄漏声波信号分解为一系列带宽受限的固有模态;随后,使用误差能量算法选择有效模态; 最后,利用有效模态进行信号重构。通过仿真分析发现,该改进算法可以提取有效模态,利用该方法处理气体管道微小泄漏声波信号,能有效滤除噪声并重构原始信号。     

基于 RIE 的自适应窄带干扰抑制算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum,DSSS)通信系统中窄带干扰(narrow-band interference,NBI)抑制问题,将窄带干扰存在性识别技术(recognition of interference existence,RIE)和变换域窄带干扰抑制算法相结合,提出了一种自适应窄带干扰抑制算法.该算法能根据接收到的信号,利用基于能限因子的RIE算法判断接收信号中是否含有窄带干扰信号,从而决定是否需要对其进行干扰抑制处理.理论分析表明,当接收信号中不合窄带干扰或干扰信号较小时,既可减少由于窄带干扰抑制算法对有用信号造成的损伤,提高误码率性能,又能降低系统处理的复杂度.仿真结果表明,自适应窄带干扰抑制方案抑制干扰误码率性能明显优于非自适应窄带干扰抑制方案.