时空二维相关K分布雷达海杂波建模与仿真

海杂波是影响雷达对海工作的重要因素,海杂波的精确建模与仿真是实现雷达性能检测,以及算法优化的先决条件。在分析海杂波幅度分布特性、时间和空间相关特性的前提下,利用Cholesky分解并结合球不变随机过程法（SIRP,spherically invariant random processes）,提出了一种用于生成时空二维相干相关K分布海杂波的仿真模型,仿真结果表明该方法能够生成满足时间和空间相关特性要求的二维海杂波,得到的数据可以直接作为雷达目标模拟器中的输入信号。     

一种海杂波纹理分量提取方法研究

针对不同海况、不同风向条件下海面起伏特性及变化规律,研究了海杂波采用复合高斯过程描述方法,提出了一种海杂波纹理分量的提取方法。利用该方法可以分析实测海杂波数据纹理分量的去相关时间,自适应搜索纹理分量的最佳相干长度,完成海杂波的纹理分量与散斑分量的分离。基于X波段雷达海杂波实测数据仿真分析了不同距离分辨率、不同极化组合条件下海杂波纹理分量的提取效果。仿真验证表明:该方法对分析研究海杂波统计特性,提高雷达信号检测性能具有较好的应用价值。     

高分辨率雷达的海杂波特性研究

海杂波特性的研究对于海用雷达设计至关重要。基于海杂波散射机理,深入分析了高分辨雷达的海杂波幅度分布特性、相关特性和谱特性。在此基础上,对一维海杂波进行了仿真分析,仿真结果对工程实现具有较高参考价值。同时对二维海杂波的仿真进行了初步探索。     

蒸发波导环境中雷达二维海杂波仿真

提出了一种大气波导环境下的K分布雷达海杂波仿真方法,仿真了二维海杂波序列.该方法采用射线描迹和抛物方程模拟蒸发波导中电磁波的传播过程,结合雷达方程计算K分布参数,利用球不变随机过程仿真产生K分布海杂波.该二维序列一维为时间,另一维为距离,时间为相关时间,频谱为高斯谱;相邻距离单元之间独立,K分布参数在距离上慢变化,可以认为距离上符合独立同分布假设.文中的二维海杂波序列可应用于雷达海杂波信号模拟中,作为海杂波反演大气波导中的杂波信号,亦可用以分析雷达在不同波导环境中的超视距探测性能.     

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。     

基于杂波特征评估的雷达目标点迹过滤方法

雷达在目标检测和跟踪时常面临地杂波、海杂波、气象杂波等复杂强杂波的干扰,而雷达回波信号经过传统的动目标显示(MTI)和恒虚警(CFAR)检测处理后的剩余杂波,在距离-时间(脉冲)上的二维分布与目标非常相似,无法区分。对此,提出一种基于杂波综合特征评估的雷达目标点迹过滤方法,综合考虑目标与杂波在幅度起伏、距离/俯仰/方位相关性、相位变化等多维特征的不同,利用综合特征因子评估区分目标和杂波。最后,利用雷达实测数据对所提方法进行验证。结果表明,杂波有效抑制率较传统方法有显著提升。     

主被动复合末制导雷达仿真系统中的海杂波仿真研究

目标建模与特征信号仿真是雷达对目标进行探测与识别的重要前提和基础.描述了主被动复合末制导雷达仿真系统中,海杂波的建模与仿真,集中介绍了海杂波建模仿真中常使用的分布模型以及散射特性.包括海杂波前向散射系数以及后向散射系数的计算.最后使用Matlab进行了仿真,仿真结果证明了这种方法的有效性.该研究为海杂波建模与仿真、雷达目标检测提供了依据.     

实测海杂波数据的多重分形特性分析

为充分描述海杂波时变特性和局部奇异性,将多重分形理论应用到雷达海杂波特性分析中,理论分析了海杂波的多重分形参数,并进一步分析了实测海杂波数据的多重分形谱、质量指数和奇异指数,结果表明海杂波具有明显的多重分形特性,该分析方法可以很好地解释海杂波内在非线性特性,并比传统的统计特性分析方法更加能确切地描述杂波的产生机理,为基于多重分形特性的雷达目标检测提供了依据。     

机载预警雷达杂波仿真与分析

杂波是制约机载预警雷达性能的主要因素,研究杂波距离-多普勒二维分布对指导雷达设计有重要作用。首先分析了机载雷达预警杂波距离-多普勒二维功率谱的仿真机理,然后对仿真杂波各个流程进行了详细的分析,比较分析了多个仿真环节中参数的不同选择对仿真结果的影响,优化出更为合理且适用于工程实践的仿真方法。对前视阵、正侧阵和斜侧阵三种阵面构型条件下仿真数据与实测数据的对比,验证了该仿真方法的有效性。最后分析了机载雷达预警杂波仿真在实际雷达研制过程中的应用。     

实测毫米波海杂波相关性研究

研究雷达的海杂波特性对于提高雷达在杂波中检测海面目标的能力非常重要,在很多情况下,海杂波是限制雷达性能的主要因素。以长期试验所获得实测毫米波海杂波数据为基础,采用统计学的方法,分析了杂波的相关性随时间和距离的变化关系,给出了各自的相关系数曲线,为全面研究海杂波特性及雷达系统仿真提供了理论依据。     

机载GNSS海面回波信号的模拟

为了模拟较为真实的GNSS海面回波信号,除了GNSS海面反射信号外,海杂波信号也是必不可少的.海杂波的建模和仿真是回波信号模拟逼真度的决定因素.文章运用网格映像法划分海面杂波单元,并确定合适的幅度分布模型和功率谱模型,完成机载海杂波信号的建模.最后,进行了海面回波信号的模拟仿真,并与机载实验的实测数据进行了比较,结果表明仿真数据与实测数据的相关系数可优于0.9,从而验证了该方法的有效性和合理性.     

基于自适应可调Q因子小波变换的海杂波背景下的目标检测技术

本文针对海杂波背景下的慢速微弱目标的检测问题,根据海杂波和目标的振荡特性差异,提出了一种基于自适应可调Q因子小波变换（Adaptive Tunable Q-factor Wavelet Transform, A-TQWT）的海杂波背景下的目标检测算法。通过迭代计算、搜索出最能匹配海杂波和目标振荡特性的可调Q小波变换（TQWT）三元参数组合 ,运用形态分量分析法（Morphological Component Analysis, MCA)对海面回波信号进行分析,得到目标的最优稀疏表示;再根据目标分量各小波子带占总能量的比重,选取合适的门限确定重构小波系数集进行重构,得到目标的重构信号,从而实现目标和海杂波的有效分离。最后在IPIX实测数据集上添加慢速微弱运动目标进行算法验证,结果表明本文提出的算法可以有效检测出落入海杂波多普勒通道中的慢速微弱目标,且不需要任何目标和杂波的先验信息。      

基于实采数据的海杂波与气象杂波模拟

雷达模拟器中杂波信号的逼真程度对雷达职手的训练质量起着至关重要的作用.如果海杂波和气象杂波的数学模型产生的模拟信号不够逼真,就无法满足雷达职手的训练要求.文中根据训练态势中设定的自然环境条件,对外场实验中采集到的真实杂波数据进行位置和强度上的处理,从而产生满足战术训练要求的海杂波和气象杂波信号.由雷达模拟器的终端显示可知,该方法产生的海杂波和气象杂波信号具有很高的逼真度,可以满足雷达职手的训练需要.     

基于深度生成对抗网络的海杂波数据增强方法

海杂波数据稀缺,获取海杂波数据成本高、周期长,极大地限制了海杂波特性研究及海洋遥感应用。该文主要研究了基于深度生成性对抗网络(GAN)的海杂波数据生成方法,通过扩展传统的GAN框架,形成了1维海杂波数据生成和鉴别模型,基于实测海杂波数据集,进行对抗网络生成和鉴别模型训练,分析了生成模型所生成的海杂波数据的幅度分布特性和时间、空间相关性。基于实测数据验证了该方法能够生成更多、更多样、与真实海杂波数据分布相近的海杂波数据。     

海杂波FRFT域的分形特性及目标检测

通过对实测海杂波数据的仿真分析,论证了海杂波在分数阶Fourier变换域具有分形特征,而且有目标单元和无目标单元存在分数维差异,这种分数维差异在分数阶Fourier变换域存在一个最大值。基于此特征提出了基于分数阶Fourier变换域海杂波分数维差异的目标检测方法,此方法通过检测回波信号分数阶Fourier变换域分数维的变化的最大值达到检测目标的目的,这比基于时域分数维差异的方法具有更好的检测效果。最后通过对实测海杂波数据进行仿真,证实了该方法的有效性。     

Detection of Target Embedded in Sea Clutter by Means of Millimeter Wave Radar

Sea clutter was measured using a millimeter wave radar with a frequency of 34.86GHz and pulse length of 30ns. A car carrier ship target was embedded in sea clutter. It has been discovered that target pulse-to-pulse fluctuations obey a Weibull distribution and sea clutter obey a Rayleigh distribution. We obtained target to clutter ratio improvement of 23.8dB by applying the cell average LOG/CFAR techniques. The computer simulation has been made to evaluate the detection probability and the false alarm probability. The simulation result was in good agreement with the observed data.     

基于实测数据的分时全极化雷达海杂波分布研究

首先基于IPIX分时全极化雷达的海杂波实测数据,分析了瑞利分布、韦布尔分布、对数正态分布和K分布对实测数据的拟合效果,发现对数正态分布拟合水平极化接收通道的杂波数据效果较好,K分布拟合垂直极化接收通道的杂波数据效果较好,但是仍然存在海杂波"拖尾"区域拟合不理想的情况.为此,假设海杂波中的布拉格散射体的回波服从K分布,离散海尖峰的回波服从对数正态分布,海杂波整体服从K分布和对数正态分布的叠加混合分布,提出了一种具有闭式表达式的混合分布,以改善海杂波分布"拖尾"部分的拟合效果.实测数据分析表明,本文提出的混合分布对海杂波幅度分布的拟合效果优于对数正态分布和K分布.     

基于FPGA的杂波模拟系统的设计与实现

首先介绍了常用的杂波模型,利用ZMNL对地基雷达中常见的地杂波、海杂波进行建模,并基于FPGA分别实现了地杂波、海杂波实时模拟;最后对模拟数据进行分析,给出了模拟杂波数据的概率密度和功率谱密度曲线,与理论值对比得到了与理论值吻合的结果,验证了系统的有效性和准确性,为实验室的雷达系统调试提供了逼真的杂波环境,减少了研制成本。     

海杂波特性分析方法研究和比较

在分析了一阶、多阶海杂波产生机理的基础上，从三个方面对现有的海杂波特性分析方法进行了总结和比较，并从统计特性和混沌特性的角度对海杂波特性作了进一步的研究，为全面研究海杂波特性及雷达系统仿真提供了理论依据。