海杂波背景下小目标检测性能研究

由于海杂波的非高斯特性,对海雷达的性能分析非常复杂.文中首先分析了海杂波分布特性,然后对不同的检测方法进行了比较,最后仿真了海杂波背景下小目标检测能力.仿真结果对于工程应用具有重要参考价值.     

国内外海杂波混沌分形特性及小目标检测研究进展

海杂波是来自于粗糙海面的雷达后向散射回波,研究海杂波内在物理特性对揭示海浪的物理本质和海杂波背景下小目标检测具有重要的理论和现实意义。本文论述和分析了国内外海杂波混沌特性、分形特性和海杂波背景下小目标检测的研究现状,指出了当前研究中存在的不足,说明了海杂波研究需要加强的方面。     

混沌理论在海杂波研究中的应用

混沌理论在雷达海杂波的研究中取得了令人鼓舞的成果.基于混沌理论的海杂波模型在信号检测方面表现出较好的性能,具有很好的杂波抑制能力,对传统的雷达信号检测技术形成了一定的挑战.本文概括了海杂波混沌模型的基本概念和研究方法,分析了混沌理论在该领域的应用现状及动态,探讨了该领域研究的发展趋势.     

海杂波背景下的非相干积累目标检测

海杂波具有强的时间和空间相关性,在海杂波的去相关时间内,海杂波是相关的。本文根据海杂波的时间相关性特点,提出了对雷达回波进行非相干积累的目标检测方法。由于海杂波是相关的,目标回波是不相关的,对雷达回波进行非相干积累,可以在保证目标回波能量不变的情况下,削弱海杂波的能量,从而提高目标检测性能。实验结果表明,海杂波背景下的非相干积累目标检测方法是可行的。     

基于混沌预测的雷达微弱目标检测研究综述

传统的雷达目标检测是将海杂波建模为随机过程,而最新的研究成果表明海杂波具有混沌特性,从而可将海杂波建模为非线性混沌模型。基于混沌预测检测微弱雷达目标信号是根据杂波信号和目标信号的动力学差异。通过海杂波训练预测器,假如待测信号当中含有雷达目标信号,则预测误差会突然增大,从而检测出目标信号。文章主要介绍了基于混沌预测检测雷达微弱目标在检测原理、国内外的研究现状以及未来的发展趋势。     

海杂波背景下漂浮小目标检测新算法

针对海杂波背景下漂浮小目标检测问题,提出一种海杂波背景下漂浮小目标检测新算法.利用互补自适应噪声集合经验模式分解-鲁棒性独立主成分分析与Savitzky-Golay滤波算法(EEMDCAN-Robust ICA&SG)联合去噪算法处理海面回波信号,对重构信号用改进蝙蝠算法优化KELM模型做混沌预测.实验结果表明:新算法在不破坏海杂波混沌特性的前提下,极大地抑制了海杂波.在同等条件下,与传统混沌预测算法相比,训练时间短、预测精度高.新算法的检测性能稳定,低信杂比下的检测性能显著优于传统算法,证明新算法能快速实现对漂浮小目标的有效检测.     

基于多普勒频率相关性的海杂波目标检测

针对较强海杂波背景下目标检测十分困难这一问题,提出一种应用目标多普勒频率相关性的方法检测较强海杂波背景下的运动目标。首先,对连续多个脉冲信号的多普勒频率进行相关性检测,并保留相关性较强的信号采样点;然后,将这些相关性较强的雷达脉冲信号通过地物杂波滤波器与运动杂波滤波器两级滤波器进行滤波;最后,通过多普勒频率相关性检测门限检测出目标。此方法不依赖于海杂波模型,具有较好的通用性与实效性。通过对实测雷达海杂波数据的处理,验证了该方法的有效性。     

基于K分布舰载雷达海杂波仿真方法研究

海杂波的仿真对杂波环境下舰载雷达性能的研究具有重要意义。介绍了海杂波仿真的有关概念,研究了基于K分布海杂波的建模及实现方法,建立了一个较为准确的舰载雷达海杂波幅度分布模型和功率谱模型,最后以Matlab为平台给予了仿真实现,仿真数据与理论曲线吻合较好,仿真算法有效可行。结果表明,该方法可以有效地模拟舰载雷达海杂波特性,为雷达信号处理器的设计奠定了基础,该方法具有较高的估计精度和很好的工程实用性,对于雷达海杂波建模与仿真及其背景下目标检测研究具有现实意义。     

基于海杂波混沌模型用神经网络预测器实现小目标检测

介绍了高分辨率雷达海杂波的混沌特性和混沌动态过程,阐述了根据神经网络函数逼近理论,选择径向基函数前馈网络实现杂波混沌过程的重建,并利用杂波回波设计神经网络智能预测器实现杂波混沌过程的准最佳预测,完成强杂波背景下掠海小目标的检测任务。     

海杂波背景下的GRNN小目标检测

根据海杂波混沌特性,建立了其相空间重构模型,构造了广义回归神经网络（GRNN,Genera lized Regression Neural Network）目标检测器,并利用加拿大McMaster大学采用IPIX雷达在Dart—mouth地区海域实测带有目标的海杂波数据对此方法进行验证,结果表明：在混沌海杂波背景下GRNN小目标检测法具有良好的预测性和时速性。     

低空雷达导引头海面目标检测性能分析

该文以雷达导引头低空检测海面目标为背景,综合分析了多径环境和海杂波环境对雷达导引头目标检测的影响。通过对目标回波、多径散射的镜反射、漫反射以及海杂波进行建模,结合具体场景,仿真分析了镜反射、漫反射以及海杂波对雷达导引头接收信号的影响,进而分析了多径散射和海杂波对雷达导引头检测不同大小目标时检测性能的影响效果。仿真结果表明:雷达导引头检测RCS低于1 m2的小目标时,海杂波是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于10 m2的目标时,多径效应是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于104 m2的目标时,雷达导引头的检测性能不受海杂波和多径效应影响。     

海杂波背景下雷达目标特征检测方法的现状与展望

海杂波背景下的雷达目标检测对民用和军事都有着重要的意义。随着海面目标的小型化和隐身化,海面慢速、漂浮小目标已经成为了雷达警戒的重点对象。关于此类小目标的检测一直以来都是海杂波背景下目标检测中的难题。通常,漂浮小目标的雷达散射横截面积(RCS)微弱,并且运动速度慢,常常在时域和频域均存在“超杂波检测”的困难。传统目标检测方法对漂浮小目标的检测存在明显的性能瓶颈。对于海面漂浮小目标的检测,采用高多普勒和高距离分辨体制(“双高”体制)是从雷达体制上解决这个问题的有效途径。在双高体制下,雷达接收的目标回波提供了更多的可用信息。然而,如何将这些更加精细化的信息转化为探测性能的提升,一直以来都是雷达届关注的难点,相关科研成果也一直在不断地推陈出新。近些年,在双高雷达体制下,学者们提出了多种基于特征的目标检测方法,作为对海智能检测的人工特征工程阶段,这些方法缓解了仅依靠能量信息较难检测小目标的困难局面,极大程度地改善了对漂浮小目标的检测性能。为了更好地让相关雷达从业者了解该领域这些年的发展和未来的趋势,该文首先总结了对海检测的难点和常用的目标检测方法,然后分析了特征检测的原理和通用框架以及国内外几种典型的基于特征的检测方法,最后对特征检测方法发展趋势进行了展望。      

基于Toeplitz矩阵特征值分解的SAR图像舰船目标检测方法

合成孔径雷达（SAR）图像舰船目标检测一直是海洋监测领域的重要手段。经典的恒虚警率（CFAR）检测依赖于分布模型及多参数的准确估计,难以适应复杂多变的海面背景。新兴的信息几何舰船检测方法挖掘了目标与杂波的统计差异,实现舰船的显著性表示,但依然受限于背景杂波的精确建模。考虑到现有方法的局限性,本文提出了一种基于Toeplitz矩阵特征值分解的SAR图像舰船目标检测算法。在无需寻求背景杂波分布模型的前提下,通过构建Toeplitz矩阵,以其特征值均值为检验统计量,充分获取目标与背景杂波的差异。在高分三号卫星和TerraSAR-X卫星实测SAR图像上的实验结果证明,相比于现有的多种典型方法,本文方法取得了更优的检测性能与更快的计算速度。      

复杂海杂波背景下分数低阶匹配滤波检测方法

针对在复杂海杂波背景下,雷达目标检测中动目标检测(Moving Target Detection,MTD)技术的检测性能显著下降的问题,以及局部最优检测器(Locally Optimum Detector,LOD)仅适用于低信杂比背景下弱目标检测的问题,基于分数低阶统计量理论,提出了一种分数低阶匹配滤波检测方法.该方法通过幂变换抑制杂波的非高斯特性,通过应用杂波分数低阶协方差矩阵特征值分解的方法白化相关杂波,在此基础上应用匹配滤波进行目标积累,以提高信杂比.通过仿真和实测数据,对所提出方法的检测性能进行了验证,并且与MTD和LOD进行了比较.结果表明,本文所提出方法能较好地解决非高斯相关杂波背景下的目标检测问题,检测性能明显优于MTD和LOD方法.     

基于频域多通道图特征感知的海面小目标检测

海洋物理环境和电磁环境日趋复杂,海杂波背景下的微弱慢速小目标检测始终是一个研究难点和重点。海面小目标的雷达散射截面积小、回波能量低,传统基于能量的检测方法存在性能瓶颈。基于特征的检测方法聚焦于提取纯杂波和目标回波的差异性特征来实现目标检测,且有效提升了检测性能。该文利用回波数据间频域中幅度的关联性,将图论的方法引入到特征检测中。首先将实测数据进行块白化处理,对海杂波进行一定的抑制,然后在频域提取各多普勒通道下的数据,借助图的处理方法,构建所提取数据的距离邻接矩阵,再转换为拉普拉斯矩阵。该方法计算不同时间序列下拉普拉斯矩阵的最大特征值,并将其与刻画频域能量信息的相对多普勒峰高进行融合,得到新的检验统计量来区分纯杂波和含有目标的回波。通过全相参的X波段(IPIX)实测数据验证,该文所提方法的检测性能更为优越。     

天波超视距雷达海杂波的混沌动态特性分析

利用替代数据法对实测回波信号进行非线性检验,Cao方法进行相空间重构、Rosenstein小数据量法计算最大Lyapunov指数、改进的格拉斯伯格-庞加莱算法(GPA)计算Kolmogorov熵以及局部可预测性检验研究了高频天波雷达(OTHR)海杂波的混沌动态特性。仿真计算表明:实测的高频天波雷达海杂波吸收子具有稳定收敛的关联维数、正的最大Lyapunov指数和正的Kolmogorov熵以及具有局部可预测的特性,验证了高频雷达海杂波确实来自于一个低维混沌系统。利用方差分析初步讨论了电离层对回波混沌特性的影响,研究表明:电离层将对回波混沌特性产生显著的影响。这些结论对高频雷达目标探测和海杂波建模研究都具有重要意义。     

多通道复杂海杂波模拟器设计

对海作战装备雷达系统在目标探测过程中接收到的回波信号既包含目标回波信号,也包含来自海面的反射信号,即海杂波信号。海杂波信号的存在严重限制了雷达系统对目标探测和识别能力,为正确评价雷达系统的相关性能,为雷达信号处理方案的选择提供理论依据,对海杂波信号的精确模拟与仿真已成为雷达信号处理领域中的重要课题,对提高对海作战雷达系统的性能具有重要意义。在此基础上,首先总结了海杂波信号产生的理论基础及相关模型,提出了一种多通道复杂海杂波模拟器设计思路及设计方案,最后给出了测试验证结果。     

海杂波背景下的低空小目标检测

海面上低空小目标通常具有RCS（雷达散射截面）小、速度快的特点,并且容易湮没在海杂波背景中,很难被雷达系统检测到。文中首先分析了海杂波数据的统计特性;然后在此基础上,利用海杂波和目标在相关特性上的差异,提出了一种熵加权非相参积累方法,该方法能够抑制海杂波,并且积累目标能量;为了进一步降低检测门限,采用了TBD（检测前跟踪）技术。某S波段雷达搜索模式下低分辨实测数据的处理结果表明,熵加权非相参积累和TBD方法能够有效降低海杂波背景下低空小目标信号的最小可检测信杂比。     

海杂波的短时非线性预测研究

海杂波预测是雷达信号处理和目标检测的研究热点。在海杂波具有混沌特性和非线性非平稳特点的基础上,研究了基于归一化RBF神经网络和最小二乘支持向量机（LSSVM）两种方法对海杂波时间序列进行非线性预测。考虑到海杂波是来自于移动海面的回波,预测应该考虑空间信息,因此提出一种基于LSSVM-耦合映像格子（CML）的海杂波时空预测,这样预测更具有物理意义。以实测海杂波数据作为预测的初始数据和预测效果比对,采用均方差和最大绝对误差作为预测效果评价标准。实验结果表明,由于LSSVM-CMI,算法考虑了海杂坡的时空信息,预测效果最优。