天波超視距雷達數據處理 9787118110708 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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梁彥，楊峰，蘭華，馮肖雪 著

圖書標籤:

• 雷達
• 遙感
• 信號處理
• 天波超視距雷達
• 數據處理
• 海洋監測
• 大氣物理
• 電磁波傳播
• 數值計算
• 科學計算

店鋪： 博學精華圖書專營店

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118110708

商品編碼：29634416995

包裝：精裝

齣版時間：2017-03-01

基本信息

書名:天波超視距雷達數據處理

：69.00元

售價：51.8元,便宜17.2元,摺扣75

作者:梁彥,楊峰,蘭華,馮肖雪

齣版社：國防工業齣版社

齣版日期：2017-03-01

ISBN：9787118110708

字數：

頁碼：142

版次：1

裝幀：精裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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天波超視距雷達（OTHR）是戰略預警體係的重要骨乾裝備。其數據處理麵臨著信號電離層多層摺射的路徑不確定性（多路徑）與低數據率、低檢測概率、低測量精度（三低）等復雜特性的挑戰，迫切需要開展多模態、不確定下新機理、新方法的探索。
　　《天波超視距雷達數據處理》以天波超視距雷達數據處理中航跡起始、關聯、融閤為主綫，收錄瞭研究組在國傢自然科學基金重點項目（2項）等課題支持下在兩級Hough變換航跡起始、多路徑Viterbi數據關聯、基於期望極大化的聯閤多路徑數據關聯與融閤、多量測下多路徑伯努利濾波、基於前置接收機的模式辨識與定位提升方麵取得的主要成果，具有新穎性、前沿性、理論與應用密切結閤的特點。
　　《天波超視距雷達數據處理》可作為高等院校與科研院所雷達數據處理、多源信息融閤、情報分析與綜閤等專業領域的研究和教學參考用書，也可作為自動化、信息工程等領域師生和科研人員的參考用書。

目錄

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作者介紹

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文摘

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《天波超視距雷達數據處理》：
　　1.2 0THR發展現狀
　　OTHR經過數十年的研究和發展，現已進入實用階段，美國和俄羅斯都已正式裝備部隊。俄羅斯超視距雷達的發展水平與美國大體相當，蘇聯在20世紀80年代研製瞭超視距彈道導彈預警雷達，具備瞭對大氣層內導彈的預警能力，1980年蘇聯在明斯剋、高加索和遠東地區部署瞭3部OTHR，用於彈道導彈預警，在海參崴附近的納霍德卡部署瞭1部OTHR，用於監視美國、日本等國傢在西太平洋地區的軍事活動。目前，俄羅斯采用天波與地波聯閤工作體製，作為第二層戰略預警係統（預警衛星為層戰略預警係統）。
　　20世紀60年代，美國海軍研究室研製成功瞭發射和接收共用一副天綫的“麥德雷”單基OTHR，1970年美國海軍研究室和斯坦福研究所聯閤研製瞭名為“寬口徑研究設備”（WARF）的雙基OTHR，主要用來探測飛機、導彈和海上艦船以及海洋狀況。與“麥德雷”相比，WARF對於慢速的小目標具有更高的方嚮角分辨率。AN/FPS-95是美國空軍與英國皇傢空軍聯閤研製的。它同“麥德雷”一樣采用發射和接收共用一副天綫，經過兩年的測試，由於未達到預期設計的徑嚮距和方嚮角的分辨率，停止瞭服役。AN/FPS-112是20世紀70年代美國海軍在國際電報電話公司電物理實驗室（ITTEPL）的協助下完成的。AN/FPS-118是70年代後期美國空軍在通用電氣（GE）的協助下完成的。AN/FPS-118雷達是一部雙基地調頻連續波雷達，其發射與接收功能完全由計算機控製，發射站和接收站之間的通信由對流層散射無綫電和光縴鏈路實現，兩站之間同步工作時延小於1μs。該雷達對來襲亞聲速飛行目標的預警時間達3.3h，對超聲速飛行目標的預警時間為1-1.5h，對洲際導彈的預警時間為30min。它能夠監視和跟蹤926.5-3335.4km範圍內的飛行目標，目前部署的多部AN/FPS-118實現瞭北美東方、西方和南方的預警覆蓋。
　　AN/FPS-71是1989年雷聲公司為美國海軍研製的可移動超視距雷達（ROTHR）。所謂可移動是指發射機、接收機和控製中心均可根據需要轉移位置，而其大型收發天綫不動。AN/FPS-71是一部高頻戰術陸基雙基地天波後嚮散射超視距雷達係統，通過局部照射某一區域來對付感興趣的目標或評估進攻部隊的規模，平時提供全天候反監視。作用距離為500N1500km，固態發射機功率僅為200kW[]。具有全固態，高可靠，易維護的特點。每部造價約為7000萬美元，遠小於AN/FPS-118的4億美元。在阿拉斯加和弗吉尼亞等地的多部ROTHR已運行。
　　電離層的電磁擾動降低瞭OTHR的作用距離和方位性能，特彆是在夜間降低瞭探測難觀察目標的能力。美國空軍在提交美國國會武裝部隊委員會的報告“關鍵技術計劃”所列的20項關鍵技術之一“高靈敏度雷達”中提齣研製先進超視距雷達和在“武器係統環境”中提齣電離層調整技術研究的計劃。先進超視距雷達重點研究先進的信號處理及電離層分析技術，以對付低空觀測性目標。所謂調整電離層是建立增強的電離層區域，以全麵提高OTHR全天候探測能力，可能監視和捕獲較近距離的目標（可能是戰術目標），能夠高分辨地探測和跟蹤雷達目標截麵很小的目標。
　　澳大利亞的“金達萊”（Jindalee）係統與美國AN/FPS-118的原理相同，它從20世紀70年始研製，1978年完成階段方案研製，1979年開始第二階段研製，1984年2月開始驗證試驗樣機，1986年10月開始實用係統的試驗工作，1987-1989年對各類飛機、環境條件和電離層條件做進一步測試，取得成功。已經組網的3部OTHR分彆位於中部阿裏斯斯普林斯、東部的郎裏奇、西部的拉弗頓。組網能夠顯著改善目標檢測與跟蹤能力，特彆是剋服盲速問題。澳大利亞OTHR主要用來監視北部和西部海空域。那裏是澳大利亞與周邊國傢有爭議的地區，此處有豐富的油氣和漁業資源。澳大利亞與美國在數據融閤技術上相互閤作，內容包括：共享兩國的雷達數據並交換相關的技術；聯閤發展適用於處理兩國雷達重疊工作區域的數據處理算法；聯閤開展試驗采集數據並測試數據處理算法。
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序言

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《天波超視距雷達數據處理》 內容簡介 本書聚焦於天波超視距（OTH）雷達在復雜電磁環境下高效、精準的數據處理技術。天波雷達憑藉其獨特的電離層傳播機製，能夠實現對遠距離目標的探測，在海洋監視、邊境巡邏、搜救行動等領域發揮著不可替代的作用。然而，電離層傳播的非均勻性、多徑效應、強烈的地波乾擾以及各種外部噪聲源，都給天波雷達的數據處理帶來瞭嚴峻的挑戰。本書旨在係統性地闡述解決這些挑戰的關鍵技術和先進方法，為讀者提供一個全麵深入的理論框架和實踐指導。 第一章 導論：天波超視距雷達概述與數據處理的挑戰 本章首先介紹天波超視距雷達的基本原理，包括其工作頻段、信號傳播路徑、目標探測機製以及相對於常規地波雷達的優勢。隨後，深入剖析天波雷達數據處理所麵臨的核心難點。這包括： 電離層傳播效應： 詳細闡述電離層的結構、時空變化特性（如日變化、季節變化、地磁活動影響）如何導緻信號的時延、衰減、摺射、反射、多普勒頻移和相乾性下降。解釋這些效應如何引入信號失真，形成額外的傳播路徑，並影響目標迴波的準確測量。 乾擾與噪聲： 詳細分析天波雷達麵臨的各類乾擾源，如地波迴波（海雜波、地雜波）、短波通信乾擾、雷電乾擾、閃電噪聲，以及其他電子戰信號。闡述這些乾擾如何淹沒目標信號，降低信噪比，並可能導緻虛警。 數據稀疏性與非綫性： 講解由於目標距離遠、信號衰減強等原因，導緻天波雷達探測到的目標數據可能具有稀疏性。同時，電離層傳播的非綫性特性使得目標參數估計更加復雜。 計算復雜度： 強調天波雷達原始數據的海量性以及對復雜算法的需求，使得高效的數據處理算法在實時性方麵麵臨巨大的挑戰。 第二章 天波雷達信號模型與預處理 本章構建天波雷達信號的數學模型，為後續的數據處理奠定基礎。我們將從信號産生、傳播到接收的全過程進行建模，重點關注電離層對信號的影響。 信號模型： 建立雷達發射信號、目標散射模型、電離層傳播信道模型以及接收噪聲模型的數學錶達式。深入分析電離層信道的多徑效應，包括傳播路徑的延遲、衰減和相位差。 數據采集與數字化： 介紹天波雷達原始數據的采集方式，包括采樣率、量化位數等關鍵參數。闡述數據的初步數字化和存儲格式。 信號預處理技術： 基帶化與解調： 詳細介紹如何將接收到的射頻信號下變頻至基帶，並進行相乾解調，提取包含目標信息的復基帶信號。 匹配濾波： 講解匹配濾波在提高信噪比、抑製噪聲和脈衝壓縮方麵的作用。 脈衝壓縮： 詳細說明各種脈衝壓縮技術，包括綫性調頻（LFM）和非綫性調頻（NLFM）脈衝的壓縮方法，以及其在距離分辨率提升上的優勢。 初步去噪： 介紹一些基礎的去噪方法，如滑動平均濾波、中值濾波等，用於去除一些隨機噪聲。 第三章 電離層效應的建模與補償 電離層是天波雷達數據處理中最棘手的問題之一。本章將重點研究電離層效應的建模及其補償方法。 電離層參數提取： 介紹通過觀測已知目標（如地標、信標）的迴波，或利用特定的電離層探測量（如垂直探測儀數據）來估計電離層參數的方法。 多徑效應的識彆與分離： 詳細闡述識彆和分離由電離層多徑傳播引起的多條信號路徑的技術。這包括基於時延、多普勒頻率、到達角等特徵的聚類和分離算法。 相位失真與頻率偏移補償： 針對電離層引起的相位失真和多普勒頻移，介紹基於模型估計和自適應校正的補償算法。例如，利用多普勒頻率變化率來推斷電離層的不穩定性。 信道均衡技術： 探討用於補償電離層傳播引起的幅度衰減和相位扭麯的信道均衡技術，如維納均衡、自適應均衡等。 第四章 乾擾抑製技術 強烈的乾擾是影響天波雷達探測性能的另一大障礙。本章將係統介紹針對不同類型乾擾的抑製方法。 地波雜波抑製： 空域濾波： 利用陣列天綫的波束形成技術，抑製來自地麵的固定方嚮的強雜波。 動目標顯示（MTI）與脈衝多普勒（PD）處理： 詳細講解MTI和PD技術如何利用目標與雜波的徑嚮速度差異來分離目標信號。 自適應雜波圖樣匹配： 介紹基於雜波統計特性的自適應方法，能夠根據實時雜波環境動態調整濾波器。 窄帶乾擾抑製： 頻率域濾波： 利用傅裏葉變換等技術，識彆並去除固定頻率的窄帶乾擾。 自適應陷波濾波器： 介紹如何設計能夠動態跟蹤並抑製乾擾信號頻率的陷波濾波器。 寬帶乾擾與噪聲抑製： 統計信號處理方法： 利用噪聲的統計特性，如高斯噪聲模型，進行噪聲抑製。 小波變換域降噪： 探討小波變換在信號去噪方麵的優勢，能夠有效分離信號與噪聲。 聯閤空-時-頻域濾波： 強調結閤多種域的濾波技術，可以實現更優異的乾擾抑製效果。 第五章 目標檢測與參數估計 在完成信號預處理和乾擾抑製後，本章將專注於如何從處理後的數據中準確地檢測齣目標並估計其關鍵參數。 目標檢測算法： 恒虛警率（CFAR）檢測： 詳細介紹各種CFAR算法（如單元平均CFAR、序選擇CFAR、自適應CFAR等）的原理和實現，以在不同噪聲和雜波環境下保持恒定的虛警概率。 似然比檢測： 基於統計判決理論，介紹基於最大似然比的檢測方法。 目標參數估計： 距離、速度、角度估計： 探討如何從檢測後的信號中精確估計目標的距離、徑嚮速度和方位角。 參數估計的精度分析： 分析不同參數估計方法的剋拉美-羅界（CRLB），並探討提高估計精度的途徑。 運動目標航跡跟蹤： 介紹常用的航跡跟蹤算法，如卡爾曼濾波器（KF）、擴展卡爾曼濾波器（EKF）、無跡卡爾曼濾波器（UKF）以及粒子濾波器（PF），用於連續跟蹤目標。 目標識彆與分類初步： 簡要介紹如何利用目標迴波的特徵（如幅度、多普勒簽名）進行初步的目標識彆，為後續更高級的識彆技術奠定基礎。 第六章 數據融閤與信息綜閤 在實際應用中，天波雷達係統往往需要與其他傳感器或數據源進行融閤，以提升整體的監視能力和決策準確性。 多部雷達數據融閤： 介紹如何融閤來自多部天波雷達的數據，通過空間聯閤處理或信息綜閤來提高探測範圍、精度和魯棒性。 天波雷達與海麵雷達/衛星數據融閤： 探討如何將天波雷達的海麵探測數據與海麵雷達或衛星遙感數據進行融閤，實現跨區域、跨介質的綜閤監視。 信息綜閤與態勢感知： 介紹如何將雷達探測到的目標信息進行整閤，生成統一的戰場態勢圖，為指揮決策提供支持。 不確定性處理： 討論在數據融閤過程中如何處理傳感器之間的不確定性、量測誤差和信息衝突。 第七章 現代數據處理技術與未來發展趨勢 本章將介紹一些前沿的數據處理技術在天波雷達領域的應用，並展望未來的發展方嚮。 機器學習與深度學習在數據處理中的應用： 電離層建模與預測： 探討如何利用機器學習模型（如神經網絡、支持嚮量機）來更準確地建模和預測電離層特性。 智能乾擾抑製： 應用深度學習技術，如捲積神經網絡（CNN）和循環神經網絡（RNN），實現更強大的自適應乾擾抑製能力。 目標檢測與識彆： 利用深度學習模型，提高目標檢測的準確性和對復雜目標的識彆能力。 高性能計算與並行處理： 討論如何利用GPU、FPGA等硬件加速技術，以及分布式計算框架，來應對天波雷達海量數據的實時處理需求。 全息成像與高分辨成像技術： 介紹一些新興的成像技術，如天波雷達的全息成像和高分辨成像，以獲得更精細的目標信息。 新一代天波雷達係統的展望： 討論未來天波雷達係統可能的發展方嚮，如更高頻率、更寬帶寬、更智能化的數據處理策略。 本書力求在理論深度和實踐應用之間取得平衡，通過大量的理論推導、算法分析和圖示說明，幫助讀者深入理解天波超視距雷達數據處理的原理和方法。希望本書能夠為從事天波雷達研究、開發和應用的相關人員提供有價值的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的文字風格非常凝練，讀起來有一種行雲流水般的流暢感，這在技術專著中是比較難得的。它沒有過多的學術腔調，而是用一種非常直觀的方式來解釋復雜的信號處理流程。比如，在講解方位估計和距離分辨力的提升時，作者運用瞭很多類比和生活化的例子來輔助理解，這極大地降低瞭學習麯綫。我發現自己以前在理解某些基於變換域的處理技術時總感覺隔瞭一層，但通過這本書的講解，那種“豁然開朗”的感覺非常強烈。另外，書中對軟件實現層麵的考量也體現得相當到位，對於如何將理論模型轉化為高效的代碼邏輯，提供瞭不少值得藉鑒的思路。對於希望快速上手進行實際數據分析和算法驗證的讀者來說，這本書的實用價值是無可估量的。

評分☆☆☆☆☆

讀完對這本書的初步印象，我最大的感受是其內容的深度和廣度令人印象深刻。它不像某些教材那樣隻停留在公式的堆砌，而是非常注重將復雜的數學模型與實際的雷達工作原理緊密結閤起來。特彆是關於相控陣雷達在遠距離探測時麵臨的各種乾擾源的抑製方法，作者的論述深入且富有洞察力。我特彆欣賞其中關於“雜波抑製”那一章節的編排，不僅詳細分析瞭不同類型的地物雜波特性，還對比瞭動目標顯示（MTI）和自適應波束形成（ABS）等多種技術的優缺點及其在不同環境下的適用性。這種工程實踐層麵的細緻對比，對於我們這些在實際項目中需要權衡性能和成本的工程師來說，無疑提供瞭寶貴的參考。書中引用的案例和仿真結果也相當詳實，讓抽象的理論變得具體可感。

評分☆☆☆☆☆

這本《天波超視距雷達數據處理》的裝幀設計非常專業，硬殼封麵摸上去很有質感，封麵上的信息排版清晰明瞭，讓人一眼就能看齣它的專業性。我本身從事雷達信號處理相關研究工作已經有些年頭瞭，市麵上關於超視距雷達的書籍並不少見，但大多側重於理論推導或者特定的應用場景。這本書的獨特之處在於它對“數據處理”這一環節給予瞭極大的關注，這對於實際工程應用來說至關重要。我翻閱瞭前幾章，發現作者在基礎理論的介紹上采取瞭一種由淺入深的講解方式，即便是初次接觸這個領域的讀者，也能比較順暢地理解其中的核心概念，比如對多普勒效應的闡述就非常到位。此外，書中對一些關鍵算法的描述，如CFAR檢測和目標跟蹤的初步介紹，都配有清晰的流程圖和數學模型，這極大地提高瞭閱讀的效率。總的來說，從裝幀到內容結構的安排，都體現瞭編者對專業知識體係構建的嚴謹態度。

評分☆☆☆☆☆

從學習資料的角度來看，《天波超視距雷達數據處理》絕對是一本不可多得的寶典級著作。它不像那種僅限於介紹新穎概念的論文集，而是構建瞭一個完整、自洽的知識體係。書中的插圖和圖錶製作精良，很多關鍵公式的推導步驟都標注得十分清晰，這對於自學或者作為課堂參考教材來說都極為友好。我發現這本書在曆史背景的介紹上也花瞭不少篇幅，例如對早期經典方法的演進過程進行瞭梳理，這幫助讀者理解為什麼現有的技術會發展成現在的形態，增加瞭知識的厚重感。閱讀過程中，我經常需要停下來，對照著自己以前處理過的一些數據樣本進行思考和驗證，這本書提供的理論支撐無疑為我的實踐工作提供瞭堅實的理論後盾，是值得反復研讀的佳作。

評分☆☆☆☆☆

我是一個側重於係統集成和應用層麵的技術人員，在閱讀過程中，我發現這本書在係統級設計方麵的探討非常具有前瞻性。它不僅僅關注單個信號處理模塊的優化，更著眼於整個數據鏈條的性能優化和可靠性設計。尤其是關於數據融閤和決策層麵的章節，作者清晰地闡述瞭如何在一個不完美、充滿噪聲的環境下，通過多源信息的整閤來提高對突發目標的探測概率和識彆準確率。我特彆留意瞭其中關於“信息熵”在雷達目標特性分析中的應用部分，這部分內容在以往閱讀的材料中鮮有提及，提供瞭全新的視角。這本書的結構安排體現瞭一種自頂嚮下的設計理念，從係統需求齣發，逐步深入到具體的信號層處理，這種邏輯框架非常有利於建立宏觀的係統認知。