电离层电波传播相位污染的校正算法

摘要

随着现代通信科学、计算机科学、空间科学、海洋科学、地球科学等学科在众多相关领域的交叉研究和集成应用的迅速发展,人们能更多地利用电波在电离层中的传播特性,来完成远距离通信、超视距探测、大范围导航等活动,因此电离层对人类生产与生活的影响也日益突出。同时,由于电离层自身结构的复杂性,使得电波在电离层中传播时会受到一些干扰。例如相位污染带来频谱的展宽,极大的影响了目标的检测。为了增强系统对电离层传播环境的适应能力和抗干扰能力,研究电波在电离层传播过程中受到的相位污染的校正算法就具有重要的意义。本文所做的工作主要包括以下几个方面:1.关于电离层情况的概述。分别从电离层的形成、电离层的结构、电离层的多普勒效应、影响电离层的因素、我国的电离层状况、电离层的模型以及电离层的测量等七个方面对电离层的情况进行了概要的介绍,从而比较全面地了解电离层物理状态和相关的特性,为进一步的研究奠定基础。2.阐述电离层对电波传播的影响。由于课题研究的对象是电离层中传播的电波,所以了解电离层对其间传播的电波的影响是很必要的。首先简要介绍了电波斜向入射以及散射的情况。然后重点介绍了雷达回波的电离层效应,其中包括电离层对雷达回波谱幅度的影响、电离层对雷达回波谱相位的影响以及电离层对高频雷达工作的影响。3.研究相位污染的校正算法,重点针对其中的特征分解法和相位梯度法进行了仿真和讨论。首先给出了相位污染的数学模型,然后介绍了解相位污染的方法,最后利用MATLAB进行仿真实验,用特征分解法和相位梯度法分别对模拟海杂波的正弦信号、加入目标信息的信号进行相位校正,以及对这两种算法进行算法的性能分析。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 高频天波雷达简介

1.3 研究电离层对电波传播影响的必要性

1.4 电离层对电波传播影响的校正的研究方法

1.5 课题研究的内容

第2章 电离层概述

2.1 电离层的形成理论

2.2 电离层的结构

2.3 电离层的多普勒特性

2.4 影响电离层的因素

2.5 我国的电离层

2.6 电离层模型

2.7 电离层的测量

2.8 本章小结

第3章 电离层对电波传播的影响

3.1 电波斜向入射

3.2 电离层对电波的散射作用

3.3 雷达回波的电离层效应

3.3.1 电离层对雷达回波幅度的影响

3.3.2 电离层对雷达回波谱的影响

3.3.3 电离层结构对高频雷达工作的影响

3.4 本章小结

第4章 电离层相位污染的校正

4.1 相位污染的数学表示及特点

4.2 相位污染的解污染方法

4.3 解污染的仿真实验

4.3.1 污染函数

4.3.2 特征分解法的解污染仿真

4.3.3 相位梯度法的解污染仿真

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢