基于恒虚警的高频地波雷达低速目标检测研究

海杂波背景下的高频地波雷达低速移动目标检测比较复杂,单独运用某种检测方法往往无法有效检测目标且导致很高的虚警概率.基于目标在距离多普勒谱图上的特征,提出了结合峰值检测技术、并同时在频域的多普勒向和距离向进行恒虚警检测的三级目标检测方案,进而利用不同海态等级下的模拟海杂波对该三级目标检测方案的性能进行仿真分析,仿真结果均符合理论上的整体虚警率分析并得到了较高的检测概率.最后该方法成功用于武汉大学的OSMAR高频地波雷达的目标实验数据,显示了较高的工程应用价值.     

基于时频分析的高频雷达目标检测与定向

针对宽波束高频雷达对非平稳目标探测的问题,提出了一种新的基于线性时频分析的目标检测与定向方法,即先从时频面上检测出目标的时频脊,然后沿脊线对线性时频表示采样形成阵列快拍,进行空间谱估计.分析了目标横向运动对空间谱估计的影响,提出了横向运动补偿及目标时变方位和横向速度估计的方法.雷达实测数据处理表明,本文方法能有效地应用于宽波束高频雷达对非平稳目标的探测中.     

高频地波雷达中电离层杂波的时频特征

高频地波雷达中的电离层杂波通常可分为聚集区和扩展区,聚集区杂波对应于经电离层直接反射的回波,距离扩展较小,表现为单(或多)分量调幅-调频(AM-FM)信号;扩展区对应于复杂混合路径的回波,具有较大的距离域和时频域扩展.电离层聚集区杂波在距离上的相关性明显高于正常海洋回波,而扩展区杂波的距离相关性则相对较弱.利用雷达杂波的时频特征,可以对电离层聚集区回波进行时频面掩模处理抑制强杂波,或利用相邻距离元上的回波信号进行杂波对消.雷达实测数据处理结果表明上述分析和杂渡抑制方法是有效的.     

时频联合处理方法在地波高频雷达中的应用

一般采用时域或频域的方法对雷达信号进行分析。时频联合处理方法在时间-频率二维空间对信号的特性进行分析,从而进一步得到信号频谱分量在时间轴上的分布图。因此,对于具有时变频率分量的空中目标回波而言,时频联合处理方法是一种有效的分析方法。文中简要介绍了时频联合处理方法的基本方程,采用时频联合处理方法对具有多个频谱分量的混合信号、噪声加信号和高频雷达在强海杂波背景下的空中机动目标回波信号进行了分析和说明。结果表明,时频联合处理方法的应用能大大提高高频雷达对目标的探测能力。     

多站高频地波雷达目标检测研究

为了研究采用紧凑型接收天线的便携式高频地波雷达的目标检测性能并检验组网的可行性,于2013年底在渤海海域进行了雷达组网试验,并将获取的数据与船舶自动识别系统的数据进行了对比.对比结果表明:单站条件下目标漏检的情况经常发生,导致检测概率很低.而通过双站数据融合,可以将检测概率提高10～20个百分点,多数情况下,联合检测概率都超过了50％,最高时更是达到了80％,初步验证了便携式高频地波雷达组网探测目标的可行性.     

基于对应分析的高频地波雷达干扰检测方法

针对高频地波雷达回波信号距离谱特征,采用对应分析法和聚类分析法实现干扰的自动检测.采用对应分析对信号进行时间域和距离域的特征分离,采用聚类分析对特征进行分类,自动识别射频干扰、电离层干扰、信号、噪声,确定干扰所在的时间和距离.利用该方法连续计算了三个月的雷达实测数据,获得了射频干扰和电离层干扰的变化特征.     

高频雷达机动目标的时频图像处理方法研究

高频雷达机动目标检测实为复杂外部环境和强地海杂波下的非平稳弱信号处理,针对非平稳特征提出了基于时频分析和图像处理的方法.首先应用时频分析方法得到机动目标的时频谱,进而在时频谱上进行频率维的恒虚警检测并形成目标像、在时间维应用区域生长技术提取目标的速度时变脊线.时频图像处理方法经频率维和时间维的多级处理、在保证系统检测性能的情况下可精确提取机动目标的速度时变信息.实测数据的处理验证了其有效性.     

高频地波雷达空时自适应目标检测

针对高频地波雷达接收到的海杂波数据在落入Bragg峰区域时目标会被海杂波所遮盖的特点,通过对海杂波的空时耦合特性的分析,将空时自适应信号处理运用到超视距雷达中,提出抑制海杂波的同时检测被海杂波所遮盖的舰船的新方法.实测数据的处理结果证明了所提出利用空时自适应处理抑制海杂波的有效性和实用性.     

高频地波雷达目标检测性能与频率关系研究

高频地波雷达探测目标时是通过监视外部噪声电平来选择工作频率,其缺点是无法达到最佳的目标检测性能。为解决该问题,文中基于高频地波雷达方程分析了影响目标检测性能的各种因素,提出一种通过目标信噪比(信杂比)与工作频率之间关系的仿真计算来选择工作频率的方法。运用该方法选择工作频率能够获得较好的目标检测性能,并针对高频地波雷达探测不同类型目标时的频率选择问题进行了仿真及结果分析,并得出了相应的结论。     

小型化高频地波雷达舰船目标检测方法

针对OSMAR2003型小型化高频地波雷达系统的目标检测问题,讨论了对小型化高频地波雷达系统低信杂比回波信号的优化处理过程,给出了一种峰值检测后同时在距离域、多普勒域和波束域进行联合的三维联合恒虚警( CFAR)目标检测方法,利用高分辨力测向算法对检测到的目标进行方位估计,然后利用最邻近法进行目标关联得到目标点航迹,最后结合小型化高频地波超视距雷达的实测数据验证了三维CFAR检测器的有效性。     

基于时频分析的高频地波雷达目标检测算法

为提高海事监测中高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar,HFS-WR)对运动目标的检测准确率,提出了一种基于频谱细化和小波尺度谱重排时频分析的运动目标检测算法.对HFSWR的接收信号进行频率细化处理以提高后续时频分析的频率分辨率;然后,进行基于Morlet小波的时频分析以提取目标的时频分布特征,为提高时频分布的集中性和抑制交叉项干扰,对小波尺度谱进行重排;根据得到的时频分布特征实现可疑目标区的精确检测.实验结果表明:该算法能有效检测多普勒频率相差很小的运动目标以及海杂波附近的运动目标,可用于对常规目标检测算法无法判定的可疑目标区域进行精细、准确的目标检测与分析.     

基于复像分析的雷达目标弱信号检测

论述了在强噪声下利用复像分析（Complex-Image Analysis）检测雷达目标弱信号的方法,通过这种方法,可以提高雷达在强噪声下对目标的检测能力,使得利用阈值检测无法检测到的目标经过复像分析的处理之后,可以被正确地检测出来,利用复像分析的检测是一种识别检测,即在目标被检测到的同时,一些目标的基本特性也可以由复像分析的结果得到。     

基于压缩感知的分布式MIMO雷达速度估计与联合检测

针对分布式MIMO雷达系统,在站间大间隔配置获得空间分集增益的基础上,提出了一种基于压缩感知的目标速度估计与检测的联合算法,并利用二阶锥规划提高了感知算法在低信噪比时的估计精度。该算法有效降低了常规最大似然估计的计算成本,且在噪声功率未知时联合检测的性能上要明显优于距离门检测。通过理论分析证明,所提出的估计与联合检测算法能够有效估计速度并检测目标。仿真实验也验证了算法的有效性。     

浅层探地雷达的快速异常检测

提出了一种浅层探地雷达快速异常区域检测方法.通过数字图像处理技术对探地雷达探测数据进行分析处理,根据地表回波梯度幅度大的图像特性将其从雷达数据中去除以克服其对地下异常目标检测的影响,然后利用基于梯度的自适应阈值方法在抑制杂波干扰的同时,对地下层中的异常区域进行快速定位.通过实测数据的实验验证,证实了所提的方法在处理异常目标检测与定位时的高效与快速.     

Range-spread target detection using the time-frequency feature based on sparse representation

The wideband radar transmitting the linear frequency modulation signal often processes its echoes by the stretched processing. This paper deals with the range-spread target detection in white complex Gaussian noise. Here, we propose a new detection method for the range-spread target based on sparse representation, which selects the time-frequency feature to realise the target detection. It can be simply described as follows: first, the sketched signal is reconstructed from its noisy measurements by basis pursuit de-noising (BPDN); scatterers on the target are determined by its reconstruction and used to calculate the Wigner distribution; for the target embedded in noise, the time-frequency feature in its power-density spectrum is compared with the decision threshold. Meanwhile, the median absolute deviation (MAD) is adopted to estimate the noise variance. The mainly novelties can be concluded as follows: the Fourier matrix is selected to sparsely represent the sketched signal; the sparsity is used to improve the SNR of the received echoes; the Wigner transform is utilised to acquire the time-frequency feature of the range-spread target. Both the optimisation theory and time-frequency representation are introduced to solve the target detection problem. Experimental results on the raw data show that the proposed detector outperforms the conventional methods.     

采用小波变换和数学形态学的小目标检测

鉴于常用检测方法不能准确稳定地检测出复杂背景中小目标,结合小波变换和数学形态学,提出了一种小目标检测新方法.首先对图像进行单尺度小波变换,提取高频分量系数;其次,利用阈值算法将各个高频分量系数图像转化为二值图像后对其进行多结构元素形态学滤波,滤波结果与原二值图像相减后在差值图像上得到可能的小目标.将3个方向的高频系数的检测结果相关联获得单帧检测结果;最后将多个单帧检测结果进行流水线检测,得到最终的检测结果.仿真结果表明该方法能够准确稳定地检测出信噪比(SNR)大于2的弱小目标.     

分布式MIMO雷达的参数估计与检测联合算法

本文针对分布式MIMO雷达系统,在站间大间隔配置获得的空间分集增益的基础上,提出了一种目标位置估计与检测的联合算法。与以往距离门检测不同的是,这里通过所定义的目标假设框架下进行联合估计与检测。通过理论分析证明,本文所提出的位置估计与检测联合算法在检测性能上要优于距离门检测法,且漏检概率与信噪比SNR成反比。仿真实验也验证了算法的有效性。     

具有未知参数的多输入多输出雷达弱目标检测

针对弱目标检测算法的特点,提出了一种新的多输入多输出(MIMO)雷达检测器。在经典线性模型的基础上,通过最大似然法对未知统计特性的噪声量进行了估计。利用所得到的估计量,分别推导了在信道完全不相关和信道任意相关条件下虚警概率和检测概率的闭合表达式,对具有未知参数的MIMO雷达在任意信道环境下的检测算法进行了分析和比较,有效地解决了具有未知统计特性的噪声的MIMO雷达目标检测问题。仿真结果证实了该方法的有效性。