CN114488126B - 海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法及装置 - Google Patents
海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于高频地波超视距雷达和海洋与电离层探测技术领域，公开了一种海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法及装置，所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法包括：构造海上目标探测目标函数，构造海洋‑电离层探测目标函数和构造目标‑海洋‑电离层兼容探测高频地波超视距雷达系统时间、频率资源最优分配目标函数；确定时间资源管理，把整个事件分为若干个时间单元，每个时间单元长度为相对应模板长度；确定频率资源管理模式，包括目标探测采用单频或双频模式，海洋‑电离层探测采用扫频模式。本发明为创建目标‑海洋‑电离层兼容探测新体制高频地波超视距雷达提供时间、频率资源管理技术和装置。
Description
技术领域
本发明属于高频地波超视距雷达和海洋与电离层探测技术领域， 尤其涉及一种海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法及 装置。
背景技术
目前，高频地波超视距雷达(HFSWR:High Frequency Surface Wave Radar)作为一种对海探测超视距雷达，在海上超视距目标探测、 海洋遥感以及电离层探测提供了新的探测平台。但是目标-海洋-电离 层兼容探测HFSWR是新体制雷达，即用一部HFSWR同时探测目标、 海洋以及电离层的兼容体制HFSWR，目前处于国内外空白，其中时间、频率资源管理技术和装置是实现目标-海洋-电离层兼容探测 HFSWR的关键技术之一。
目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR作为大功率大型电子设备， 发射和接收阵面十分庞大，通常发射天线阵长几百米，接收天线阵长 上千米，收发天线阵地面积达数万平方米。可见，目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR在系统架构上增加了接收B阵(用于电离层探测)和 电离层信号接收以及信号处理通道。然而，目标-海洋-电离层兼容探 测HFSWR的时间、频率资源的管理十分复杂。其根本原因首先在于 HFSWR海上目标探测目标函数与海洋-电离层探测目标函数的相互 对抗性，即目标探测的目标函数设计(如波形编码、发射频率、信号 处理模式以及时间和频率资源的需求)是将海洋和电离层回波作为背 景杂波使目标回波的信杂比最大，而海洋-电离层同步获取目标函数 设计并不关心目标探测问题；其次是海上舰船目标探测、飞行目标探 测以及海洋-电离层同步探测等不同的探测需要不同的时间(如积累 周期)和频率(如扫频或不扫频)资源的分配。目前国内外尚未公开 目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR时间、频率管理技术与装置。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前国内外尚未 公开目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR时间、频率管理技术与装置。
解决以上问题及缺陷的难度为：由于HFSWR探测海上舰船目标、 飞行目标以及海洋-电离层探测所使用的包括波形编码、工作频率、 信号处理模式等在内的雷达工作参数均不相同，因此实现时间和频率资源合理分配，从而使HFSWR满足目标-海洋-电离层兼容探测是极 其困难的，目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR时间、频率管理技术 与装置需要在有限时间、频率资源限制内实现时间与雷达工作模式最 优化调节。
解决以上问题及缺陷的意义为：本发明基本依据是HFSWR回波 中不但含有海上舰船目标和飞行目标的回波信息，同时还含有海洋和 电离层反射回波，这为目标、海洋以及电离层兼容探测提供了大量的 信息。目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR具有多工作模式，包括目 标探测工作模式、海洋-电离层探测工作模式、海上目标-海洋-电离层 兼容探测工作模式等，为国防和科学研究提供新的装备。同时本发明将促进目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR新体制雷达的研制，无论 是对于海洋自然灾害和近地空间环境实时监测，还是对于人们认识整 个日地空间环境都具有积极的重要科学意义。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种海洋电离层探测高 频地波超视距雷达资源管理方法及装置。本发明在于为目标-海洋-电 离层兼容探测新体制HFSWR提供时间、频率资源的管理技术和装置， 从而实现HFSRW多模式工作功能。
本发明是这样实现的，一种海洋电离层探测高频地波超视距雷达 资源管理方法，所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方 法，包括：
步骤一，构造海上目标探测目标函数，构造海洋-电离层探测目 标函数和构造目标-海洋-电离层兼容探测高频地波超视距雷达系统 时间、频率资源最优分配目标函数；
步骤一的积极作用是，作为本方案的基础，步骤一将多目标优化 问题简化为单目标优化问题，即将原本复杂的目标-海洋-电离层多目 标兼容探测HFSWR资源优化问题分解为目标探测资源优化和海洋- 电离层资源优化两个简单目标分别进行优化后再实现总体优化。
步骤二，确定时间资源管理，把整个事件分为若干个时间单元，, 每个时间单元长度为相对应模板长度；
步骤二的积极作用是，确定本方案中时间资源的分配准则，即在 有限的时间资源限制下，使HFSWR可以执行更多任务。
步骤三，确定频率资源管理模式，包括目标探测采用单频或双频 模式，海洋-电离层探测采用扫频模式。
步骤三的积极作用是，确定本方案中频率资源管理方法，即采用 包括舰船目标-海洋-电离层探测多通道、飞行目标和电离层探测多通 道以及频谱监测通道在内的多通道方式实现频率资源优化分配。
进一步，所述步骤一中，构造海上目标探测目标函数具体过程为：
由目标任务优先级等级、积累时间、传播衰减、目标回波强度、 跟踪精度、开始时间参数构造目标探测目标函数，记为ρ1，目标任务 优先级等级，积累时间，传播衰减，目标回波强度，跟踪精度，开始 时间。
进一步，所述步骤一中，构造海洋-电离层探测目标函数具体过 程为：由外部电磁环境、海况、海洋-电离层探测任务优先级、发射 频率模式参数构造海洋-电离层探测目标函数，记为ρ2，外部电磁环 境，海况，海洋-电离层探测任务优先级，发射频率模式。
进一步，所述步骤一中，构造目标-海洋-电离层兼容探测高频地 波超视距雷达系统时间、频率资源最优分配目标函数具体过程为：
通过乘积法，把多目标优化问题简化为单目标优化问题，并使下 面目标函数取最大
f＝ρ1ρ2 (1)
其中，f表示时间、频率资源分配目标函数。
进一步，所述求解时间、频率分配目标函数表达式(1)的步骤包括：
首先计算目标探测目标函数ρ1最大值，然后计算海洋-电离层探 测目标函数ρ2最大值，最后通过与的计算得到时间、频率资源分配目 标函数值；
通过求解式(1)所述的目标函数最优解，实现在保证目标探测性 能前提下，降低探测目标所消耗的时间和频率资源，以兼顾海洋-电 离层探测。
进一步，所述步骤二中，确定时间资源管理具体过程为：
首先把整个事件分为若干个时间单元，然后每个时间单元长度为 相对应模板长度，而每个模板时间分配的长短由目标检测用信噪比和 跟踪精度估计所用的预测协方差阵决定，此时，时间资源管理包括时 间利用准则和期望时间准则，其中，时间利用准则为有限的时间资源 约束条件下，使雷达在规定的总时间内安排更多的任务，使得其空余 时间可能的少，即
其中，SI为总的时间，Nj表示第j个时间分配间隔内执行的任务 的数，ΔTi为各任务的执行时间；期望时间准则为雷达任务执行实际 时间时刻尽可能地接近期望执行的时间时刻，即
(rtt-stt)→0 (3)
其中，rti为雷达任务执行期望时间时刻，sti为任务执行的实际 时间时刻。
本发明的另一目的在于提供一种实施所述海洋电离层探测高频 地波超视距雷达资源管理方法的海洋电离层探测高频地波超视距雷 达资源管理装置，所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理 装置采用双频多通道体制，包括舰船目标-海洋-电离层探测多通道、 飞行目标和电离层探测多通道以及频谱监测通道。
进一步，所述舰船目标-海洋-电离层探测多通道包括：天线A、 天线B、第一载频；
飞行目标和电离层探测多通道包括：天线A、天线B、第二载频；
天线A和B构成准L型接收天线阵，A、B两组天线相互独立； 天线A的法线与海岸线垂直；天线B由磁性天线单元构成的均匀线 阵；
第一载频以较长的积累周期工作，天线A接收海面方向的舰船 回波、海洋回波、飞行目标回波；天线B接收天顶方向的电离层回 波和高空飞行目标回波；在信号处理方式上，天线A的舰船回波、 海洋回波按长积累周期处理，天线B的飞行目标回波按短积累周期处理；
第二载频按照步进跳频的方式工作，在每个频率上持续的工作时 间以电离层探测需求为主，跳频时避免与第一载频同频；由于在每个 频率上持续时间较短，天线A接收的舰船回波、海洋回波、飞行目 标回波以及天线B接收的电离层回波和高空飞行目标回波，这些回波经信号处理后得到的多普勒分辨率与第一载频相比有所降低；第一 载频和第二载频获得的信息在数据处理中心得到数据融合处理，完成 目标-海洋-电离层兼容探测。
本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所 存储的计算机程序使电子设备执行所述海洋电离层探测高频地波超 视距雷达资源管理方法包括下列步骤：
步骤一，构造海上目标探测目标函数，构造海洋-电离层探测目 标函数和构造目标-海洋-电离层兼容探测高频地波超视距雷达系统 时间、频率资源最优分配目标函数；
步骤二，确定时间资源管理，把整个事件分为若干个时间单元，, 每个时间单元长度为相对应模板长度；
步骤三，确定频率资源管理模式，包括目标探测采用单频或双频 模式，海洋-电离层探测采用扫频模式。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计 算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供 用户输入接口以实施所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源 管理方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为： 本发明构造和求解时间、频率资源最优分配目标函数，使兼容探测高 频地波超视距雷达系统在保证海上目标检测跟踪精度条件下，尽可能 减少对目标检测跟踪时间和频率资源消耗，以便兼顾海洋-电离层同步探测,从而实现目标-海洋-电离层兼容探测高频地波超视距雷达系 统资源管理。本发明为现有的HFSWR系统增添了海洋-电离层探测功能，为创建目标-海洋-电离层兼容探测新体制高频地波超视距雷达 提供时间、频率资源管理技术和装置。这种目标-海洋-电离层兼容探测新体制HFSWR，即用一部HFSWR同时实现对目标、海洋以及电 离层的兼容探测，目前属于国内外首创，本发明填补了这一研究领域 的空白。
附图说明
图1是本发明实施例提供的海洋电离层探测高频地波超视距雷 达资源管理方法流程图。
图2是本发明实施例提供的目标-海洋-电离层兼容探测HFSWR 系统结构框图。
图3是本发明实施例提供的阵列A对海方向多波束方向图。
图4是本发明实施例提供的阵列B对天顶方向多波束方向图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种海洋电离层探测高 频地波超视距雷达资源管理方法及装置，下面结合附图对本发明作详 细的描述。
本发明提供的海洋电离层兼容探测高频地波超视距雷达资源管 理方法业内的普通技术人员还可以采用其他的步骤实施，图1的本发 明提供的海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法仅仅是 一个具体实施例而已。
如图1所示，本发明实施例提供的海洋电离层探测高频地波超视 距雷达资源管理方法，包括：
S101：构造海上目标探测目标函数，构造海洋-电离层探测目标 函数和构造目标-海洋-电离层兼容探测高频地波超视距雷达系统时 间、频率资源最优分配目标函数；
S102：确定时间资源管理，把整个事件分为若干个时间单元，每 个时间单元长度为相对应模板长度；
S103：确定频率资源管理模式，包括目标探测采用单频或双频模 式，海洋-电离层探测采用扫频模式。
本发明实施例提供的S101中，构造海上目标探测目标函数具体 过程为：
由目标任务优先级等级、积累时间、传播衰减、目标回波强度、 跟踪精度、开始时间等参数构造目标探测目标函数，记为ρ1(目标任 务优先级等级，积累时间，传播衰减，目标回波强度，跟踪精度，开 始时间)。
本发明实施例提供的S101中，构造海洋-电离层探测目标函数具 体过程为：由外部电磁环境、海况、海洋-电离层探测任务优先级、 发射频率模式等参数构造海洋-电离层探测目标函数，记为ρ2(外部 电磁环境，海况，海洋-电离层探测任务优先级，发射频率模式)。
本发明实施例提供的S101中，构造目标-海洋-电离层兼容探测 高频地波超视距雷达系统时间、频率资源最优分配目标函数具体过程 为：
通过乘积法，把多目标优化问题简化为单目标优化问题，并使下 面目标函数取最大
f＝ρ1ρ2 (1)
其中，f表示时间、频率资源分配目标函数。
求解时间、频率分配目标函数表达式(1)的步骤包括，首先计算目 标探测目标函数ρ1最大值，然后计算海洋-电离层探测目标函数ρ2最 大值，最后通过与的计算得到时间、频率资源分配目标函数值。
通过求解式(1)所述的目标函数最优解，可实现在保证目标探测 性能前提下，尽可能降低探测目标所消耗的时间和频率资源，以兼顾 海洋-电离层探测。
本发明实施例提供的S102中，确定时间资源管理具体过程为：
首先把整个事件分为若干个时间单元，然后每个时间单元长度为 相对应模板长度，而每个模板时间分配的长短由目标检测用信噪比和 跟踪精度估计所用的预测协方差阵决定，此时，时间资源管理包括时 间利用准则和期望时间准则，其中，时间利用准则为有限的时间资源 约束条件下，使雷达在规定的总时间内安排更多的任务，使得其空余时间可能的少，即
其中，SI为总的时间，Nj表示第j个时间分配间隔内执行的任务 的数，ΔTi为各任务的执行时间；期望时间准则为雷达任务执行实际 时间时刻尽可能地接近期望执行的时间时刻，即
(rtt-stt)→0 (3)
其中，rti为雷达任务执行期望时间时刻，sti为任务执行的实际 时间时刻。
如图2所示，本发明实施例提供的海洋电离层探测高频地波超视 距雷达资源管理装置，采用双频多通道体制，包括舰船目标-海洋-电离层探测多通道(天线A+天线B，载频1)、飞行目标和电离层探 测多通道(天线A+天线B，载频2)以及频谱监测通道。
天线A和B构成准L型接收天线阵(A、B两组天线相互独立)。 天线A的法线与海岸线垂直，可对海面方向的方位向形成多波束接 收方向图，如图3所示；天线B由磁性天线单元构成的均匀线阵可 对天顶方向的俯仰向形成多波束方向图，如图4所示。
载频1以较长的积累周期工作，天线A主要接收海面方向的舰 船回波、海洋回波、飞行目标回波等；天线B主要接收天顶方向的 电离层回波和高空飞行目标回波。在信号处理方式上，天线A的舰 船回波、海洋回波按长积累周期处理，天线B的飞行目标回波按短 积累周期处理。
载频2按照步进跳频的方式工作，在每个频率上持续的工作时间 以电离层探测需求为主，跳频时避免与载频1同频。由于在每个频率 上持续时间较短，天线A接收的舰船回波、海洋回波、飞行目标回 波以及天线B接收的电离层回波和高空飞行目标回波，这些回波经信号处理后得到的多普勒分辨率与载频1相比有所降低。载频1和载 频2获得的信息在数据处理中心得到数据融合处理，完成目标-海洋- 电离层兼容探测。
第一步：设计工作模式。
工作模式有目标探测工作模式、海洋-电离层探测工作模式、目 标-海洋-电离层兼容探测工作模式等。本发明的资源管理技术包括上述各工作模式下的时间、频率资源的管理。
第二步：设计优先级。
所说的优先级设计包括任务优先级设计、目标探测优先级设计、 海洋-电离层探测优先级设计。其中任务优先级包括：船目标探测、 飞行目标探测、船-飞行目标探测、海洋探测、电离层探测、海洋-电离层探测、目标-海洋-电离层兼容探测；目标探测优先级包括：探测 分区域等级、目标属性。
首先把雷达探测区域分为若干个分区域。区域l的平均威胁度 (Average ThreatDegree,ATD)表示为
式中——区域l中目标i的威胁度；
ATNl——区域l中的目标数目。
根据ATNl计算值，进行雷达探测分区域等级。
第三步：构造指标函数。
首先构造目标探测指标函数和海洋-电离层探测指标函数。目标探测指标函 数ρ1包括：由任务优先级等级W1，目标探测优先级W2，积累时间T0，传播衰减β， 目标回波强度δT，跟踪精度σT，开始时间TS，记为ρ1(W1,W2,T0,β,δT,σT,Ts)。其中， 任务优先级等级和分配作为系统调度器，能依据各事件请求的相对优先级高低 来安排任务，并未适应任务的变化，采用动态优先级方法；
跟踪精度由跟踪滤波估计残差来表示，因为目标的位置残差能很 好地反映系统跟踪的质量,并根据位置残差自适应调整目标的积累时 间，它与残差的平方根呈反比关系。
海洋-电离层探测指标函数设计包括ρ2：由外部电磁环境、海况、 海洋-电离层探测任务优先级等级W1，外部电磁环境海况S，发 射频率模式fm参数构造海洋-电离层探测目标函数，记为/>
其中，外部电磁环境评估由频监系统给出，含差、一般、良好等 三个等级，发射频率模式有单频、双频、扫频等模式；
通过乘积法，把多目标优化问题简化为单目标优化问题，并使下 面目标函数取最大
f＝ρ1ρ2 (1)
其中，f表示时间、频率资源分配目标函数。
第四步，求解目标函数，首先计算目标探测目标函数ρ1最大值， 然后计算海洋-电离层探测目标函数ρ2最大值，最后通过与的计算得 到时间、频率资源分配目标函数值；通过求解式(1)所述的目标函数最 优解，可实现在保证目标探测性能前提下，尽可能降低探测目标所消 耗的时间和频率资源，以兼顾海洋-电离层探测。
第五步：确定时间资源管理，其步骤包括：首先把整个事件分为 若干个时间单元，然后每个时间单元长度为相对应模板长度，而每个 模板时间分配的长短由目标检测用信噪比和跟踪精度估计所用的预 测协方差阵决定，此时，时间资源管理包括时间利用准则和期望时间 准则，其中，时间利用准则为有限的时间资源约束条件下，使雷达在 规定的总时间内安排更多的任务，使得其空余时间可能的少，即
其中，SI为总的时间，Nj表示第j个时间分配间隔内执行的任务 的数，ΔTi为各任务的执行时间；期望时间准则为雷达任务执行实际 时间时刻尽可能地接近期望执行的时间时刻，即
(rtt-stt)→0 (3)
其中，rti为雷达任务执行期望时间时刻，sti为任务执行的实际 时间时刻；
步骤六，确定发射频率模式，包括目标探测采用单频或双频模式， 海洋-电离层探测采用扫频模式。
步骤七，提取目标信息，由高频地波超视距雷达二维频谱图获取 目标运动参数；
第七步：反演海洋、电离层参数
应用现有的海洋、电离层反演方法，获取海洋流场、风场、浪场 信息，获取电离层高度，多普勒频移、临界频率、电子浓度。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬 件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以 存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设 计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可 以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例 如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固 件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提 供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电 路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也 可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路 和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内， 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法，其特征在于，所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法包括：
构造海上目标探测目标函数ρ1，构造海洋-电离层探测目标函数ρ2和构造目标-海洋-电离层兼容探测高频地波超视距雷达系统时间、频率资源最优分配目标函数；
确定时间资源管理，把整个事件分为若干个时间单元，每个时间单元长度为相对应模板长度；
确定频率资源管理模式，包括目标探测采用单频或双频模式，海洋-电离层探测采用扫频模式；
所述构造目标-海洋-电离层兼容探测高频地波超视距雷达系统时间、频率资源最优分配目标函数具体过程为：
通过乘积法，把多目标优化问题简化为单目标优化问题，并使下面目标函数取最大
f＝ρ1ρ2 (1)
其中，f表示时间、频率资源分配目标函数。
2.如权利要求1所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法，其特征在于，所述构造海上目标探测目标函数具体过程为：由目标任务优先级等级、积累时间、传播衰减、目标回波强度、跟踪精度、开始时间参数构造目标探测目标函数，记为ρ1。
3.如权利要求1所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法，其特征在于，所述构造海洋-电离层探测目标函数具体过程为：由外部电磁环境、海况、海洋-电离层探测任务优先级、发射频率模式参数构造海洋-电离层探测目标函数，记为ρ2。
4.如权利要求1所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法，其特征在于，求解时间、频率分配目标函数表达式(1)的步骤包括：首先计算目标探测目标函数ρ1最大值，然后计算海洋-电离层探测目标函数ρ2最大值，最后通过与的计算得到时间、频率资源分配目标函数值；
通过求解式(1)所述的目标函数最优解，实现在保证目标探测性能前提下，降低探测目标所消耗的时间和频率资源，以兼顾海洋-电离层探测。
5.如权利要求1所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法，其特征在于，所述确定时间资源管理具体过程为：首先把整个事件分为若干个时间单元，然后每个时间单元长度为相对应模板长度，而每个模板时间分配的长短由目标检测用信噪比和跟踪精度估计所用的预测协方差阵决定，此时，时间资源管理包括时间利用准则和期望时间准则，其中，时间利用准则为有限的时间资源约束条件下，使雷达在规定的总时间内安排更多的任务，并使得空余时间尽可能的少，即：
其中，SI为总的时间，Nj表示第j个时间分配间隔内执行的任务的数，ΔTi为各任务的执行时间；期望时间准则为雷达任务执行实际时间时刻尽可能地接近期望执行的时间时刻，即
(rtt-stt)→0 (3)
其中，rtt为雷达任务执行期望时间时刻，stt为任务执行的实际时间时刻。
6.一种实施权利要求1～5任意一项所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法的海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理装置，其特征在于，所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理装置采用双频多通道体制，包括舰船目标-海洋-电离层探测多通道、飞行目标和电离层探测多通道以及频谱监测通道。
7.如权利要求6所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理装置，其特征在于，所述舰船目标-海洋-电离层探测多通道包括：天线A、天线B、第一载频；
飞行目标和电离层探测多通道包括：天线A、天线B、第二载频；
天线A和B构成准L型接收天线阵，A、B两组天线相互独立；天线A的法线与海岸线垂直；天线B由磁性天线单元构成的均匀线阵；
第一载频以较长的积累周期工作，天线A接收海面方向的舰船回波、海洋回波、飞行目标回波；天线B接收天顶方向的电离层回波和高空飞行目标回波；在信号处理方式上，天线A的舰船回波、海洋回波按长积累周期处理，天线B的飞行目标回波按短积累周期处理；
第二载频按照步进跳频的方式工作，在每个频率上持续的工作时间以电离层探测需求为主，跳频时避免与第一载频同频；由于在每个频率上持续时间较短，天线A接收的舰船回波、海洋回波、飞行目标回波以及天线B接收的电离层回波和高空飞行目标回波，这些回波经信号处理后得到的多普勒分辨率与第一载频相比有所降低；第一载频和第二载频获得的信息在数据处理中心得到数据融合处理，完成目标-海洋-电离层兼容探测。
8.一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求1～5任意一项所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法包括下列步骤：
步骤一，构造海上目标探测目标函数，构造海洋-电离层探测目标函数和构造目标-海洋-电离层兼容探测高频地波超视距雷达系统时间、频率资源最优分配目标函数；
步骤二，确定时间资源管理，把整个事件分为若干个时间单元，每个时间单元长度为相对应模板长度；
步骤三，确定频率资源管理模式，包括目标探测采用单频或双频模式，海洋-电离层探测采用扫频模式。
9.一种计算机可读存储介质，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1～5任意一项所述海洋电离层探测高频地波超视距雷达资源管理方法。
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| CN113009477A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 湖北中南鹏力海洋探测系统工程有限公司 | 一种阵列式高频地波海洋雷达系统 |
-
2021
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2746799C1 (ru) * | 2020-07-14 | 2021-04-21 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Тихоокеанское Высшее Военно-Морское Училище Имени С.О. Макарова" Министерства Обороны Российской Федерации (Г. Владивосток) | Статистический способ имитационной защиты загоризонтной радиолокационной станции поверхностной волны |
| CN113009477A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-22 | 湖北中南鹏力海洋探测系统工程有限公司 | 一种阵列式高频地波海洋雷达系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Experimental Observation and Analysis of Ionosphere Echoes in the Mid-Latitude Region of China Using High-Frequency Surface Wave Radar and Ionosonde;Xuguang Yang 等;IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing;第13卷;全文 * |
| 一种MIMO高频地波雷达波形设计与应用研究;王霖玮;中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑(第01期);I136-1088 * |
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