X波段小擦地角海杂波WW分布建模

为了更好地描述X波段小擦地角海杂波建模中出现的重拖尾现象,研究WW分布建模方法及其统计特性,进而改善统计分布模型对海杂波数据的拟合效果。基于X波段海杂波实测数据,分析在不同海况和极化方式下两重韦布尔(WW)分布对海杂波实测数据的拟合效果。通过其与韦布尔分布、对数正态分布、K分布等统计分布模型拟合优度检验的对比,表明WW分布可以很好地拟合具有重拖尾现象的海杂波数据。此外,WW分布能够在不同极化域内准确地描述海杂波的统计特性,具有较好的海杂波幅度分布统计建模能力。     

基于实测数据的Ka波段海杂波极化特性研究

文中介绍了获取Ka波段海杂波的试验条件,并利用获取的实测数据进行了杂波特性分析.发现:HH极化与VV极化下海杂波的幅度分布区别不大,与瑞利、韦布尔及K分布拟合程度较为接近,与理论分析基本一致;海杂波时间相关性很短,在不同极化方式下变化不大;其空间相关长度约为4 m,且随着擦地角增加而略有增加.此外比较分析了HH和VV两种极化下海杂波后向散射系数随擦地角的变化趋势,在低擦地角情况下,VV极化条件下的海杂波后向散射系数高于HH极化.本文的研究结果为海杂波背景下低空小目标的检测研究提供了更加丰富有利的支撑.     

L波段小擦地角海杂波幅度均值与风速关系建模

在对比分析国际上现有模型中风速对海杂波幅度均值的影响基础上, 提出了一种新的两分量高斯模型建立海杂波幅度均值与风速的关系.结合我国黄海L波段VV极化小擦地角海杂波实测数据, 对该模型进行了验证与精度分析, 并研究了该模型参数随擦地角的变化关系, 给出了模型拟合参数.从数据分析的结果来看, 该模型较好地捕获了海杂波幅度随风速的变化趋势, 可为雷达系统设计和雷达海杂波预测提供技术支撑.       

L波段小擦地角海杂波幅度均值与风速关系建模

在对比分析国际上现有模型中风速对海杂波幅度均值的影响基础上,提出了一种新的两分量高斯模型建立海杂波幅度均值与风速的关系.结合我国黄海L波段VV极化小擦地角海杂波实测数据,对该模型进行了验证与精度分析,并研究了该模型参数随擦地角的变化关系,给出了模型拟合参数.从数据分析的结果来看,该模型较好地捕获了海杂波幅度随风速的变化趋势,可为雷达系统设计和雷达海杂波预测提供技术支撑.     

雷达大擦地角海杂波特性与目标检测研究综述

海杂波作为影响海用雷达目标探测性能的主要制约因素之一,其在小擦地角下的物理机理和特性被广泛研究.由于产生机理上与小擦地角的差异,大擦地角下海杂波特性认知研究难以直接采用现有的多样化小擦地角海杂波模型与特性结论,大擦地角海杂波特性规律及目标检测技术研究依旧是一项极其复杂的系统工程.该文从雷达大擦地角对海探测试验数据集出发,围绕大擦地角海杂波建模、海杂波特性影响因素和海杂波中目标检测技术3个方面,回顾总结了大擦地角下海杂波特性认知与抑制的研究进展,梳理了大擦地角海杂波机理与特性研究的主要结论,并对技术发展方向进行了展望.     

雷达大擦地角海杂波特性与目标检测研究综述

海杂波作为影响海用雷达目标探测性能的主要制约因素之一,其在小擦地角下的物理机理和特性被广泛研究。由于产生机理上与小擦地角的差异,大擦地角下海杂波特性认知研究难以直接采用现有的多样化小擦地角海杂波模型与特性结论,大擦地角海杂波特性规律及目标检测技术研究依旧是一项极其复杂的系统工程。该文从雷达大擦地角对海探测试验数据集出发,围绕大擦地角海杂波建模、海杂波特性影响因素和海杂波中目标检测技术3个方面,回顾总结了大擦地角下海杂波特性认知与抑制的研究进展,梳理了大擦地角海杂波机理与特性研究的主要结论,并对技术发展方向进行了展望。     

小擦地角海杂波测量研究

本文介绍了利用Ku波段雷达进行小擦地角海杂波测试和数据处理的过程.数据处理包括杂噪比的估计、散射系数随擦地角的变化特性、幅度分布特性和频谱特性.初步分析显示本次测试中在小擦地角区域,散射系数表现出与在平直区完全相反的趋势,但这种现象不能归结为杂噪比的不足.这些分析表明小擦地角杂波测试杂噪比估计的重要性,同时也说明了此种条件下杂波特性的复杂性.     

对数—威伯尔分布海杂波

利用L波段远距离航线监视雷达,以0.13°—0.25°非常低的擦地角,测量海杂波。根据6次扫描所存储的数据,可见海杂波幅度统计服从对数威伯尔分布。     

海杂波幅度分布模型的研究

为改善雷达检测目标的能力,基于对海杂波幅度特性的分析,采用瑞利分布、韦布尔分布、对数正态分布、K分布进行仿真,并与实测数据对比,分析了四种分布方式的拟合特点。由结果可知,雷达处于低分辨率高擦地角时,适用于瑞利分布;当雷达处于高分辨率低擦地角时,适用于其余三种分布,其中正态分布拟合的效果较好。由四种分布的参数拟合图知,K分布参数可以作为特征参量,更好地将主、次目标单元分离开来,为提高雷达检测能力提供依据。     

基于对数正态分布的海杂波修正概率密度分布函数

基于实测海杂波数据和参数拟合方法,提出了适用于X波段雷达的海杂波修正概率密度分布模型.统计了两型X波段雷达在不同距离段上、多周期的海杂波数据.结果 表明,修正概率密度分布模型的误差降低了22％以上,且能够适用于不同距离段和扫描周期.海杂波概率密度分布模型能够用于恒虚警检测器门限计算,能够指导海杂波区域的目标检测方法设计...     

低掠射微波雷达的海杂波多方位幅度特性分析

雷达处于低掠射角探测时,干涉、衍射以及遮挡等效应导致电磁波与海面的相互作用更加复杂,海杂波的非均匀、非高斯、非线性特性明显,使得海杂波建模难度大,同时,雷达海杂波在多方位下的特性是否存在差异也是一个问题,进一步增大了低掠射条件下海杂波的认知难度。为了提高海杂波的建模精度和多方位特性的认知,亟需开展低掠射雷达海杂波的多方位幅度特性分析。本文利用低掠射机载雷达数据,围绕雷达的低掠射和多方位两个特点,开展了多方位海杂波的幅度特性差异分析,在此基础上,利用多个海杂波模型对低掠射、多方位下的海杂波进行拟合优度分析。实现了低掠射角条件下海杂波的多方位特性差异认知,包括不同方位下的带宽、功率和最优海杂波模型。实验结果表明,雷达前视状态带宽最窄,侧视最宽;右侧视时的海杂波功率大于左侧视,且正侧视时最大;对于多方位下的最优海杂波拟合,雷达前视时推荐G0分布,而侧视模式下,海杂波更接近K和GΓD分布。      

X波段雷达对海探测试验与数据获取

针对雷达对海上目标探测技术研究的数据需求以及目前公开的雷达对海探测数据缺乏的问题,该文提出一项“雷达对海探测数据共享计划”,旨在利用X波段固态全相参雷达等多型雷达开展对海探测试验,获取不同海况、分辨率、擦地角条件下目标和海杂波数据,并同步获取海洋气象水文数据、目标位置与轨迹的真实数据,实现雷达实测数据的标准化、规范化管理,推进数据集公开共享,服务于海杂波特性研究,有力地支持海杂波抑制和目标检测技术研究。      

On the fractal dimension of sea surface backscattered signal at low grazing angle

Fractal analysis of sea surface backscattering signal (sea clutter in radar terminology) represents a novel technique for the study of sea surface roughness. When Kirchhoff's assumption is satisfied, the fractal dimension of the signal is linearly related to the fractal dimension of the sea surface. Moreover, such a relationship is independent of transmitted frequency, polarization, time, space, sea wave propagation direction, incident angle (within the constraint of Kirchoff's assumption) and significant wave height. Nevertheless, for a low grazing angle, the Kirchhoff approximation does not hold and the behavior of the sea clutter fractal dimension cannot be theoretically predicted. The purpose of this paper is to investigate the fractal dimension of the sea clutter at low grazing angle, in order to extend the theoretical results. Moreover, the effects of the presence of a target on the sea surface are analyzed by means of the fractal dimension. Such an analysis is performed by using live recorded clutter data. In detail, the fractal dimension's dependence on space, time, sea wave propagation direction, sea wave height, transmitted polarization and presence of targets is investigated. A discussion on the use of the sea clutter fractal dimension for sea surface monitoring is addressed.     

实测海尖峰特性分析及抑制方法

在高分辨率、低擦地角、高海况以及HH极化工作方式下,雷达回波强度会明显增强,容易产生海尖峰,使得海杂波具有高幅值、非平稳和非高斯等特点,严重影响雷达对海面微弱动目标的检测.为此,该文提出一种海尖峰抑制方法,首先,给出了海尖峰判别和筛选方法,在此基础上,分析了海尖峰的幅值特性、时间相关性、多普勒谱和分数阶功率谱特性;其次,通过剔除背景中的海尖峰并选取最小平均功率水平的背景杂波作为待检测数据,能够抑制海杂波,改善SCR;最后,实测数据的实验结果验证了该方法的有效性.      

Evaporation duct effects on sea clutter

Existing sea clutter models are in general agreement on the trends and magnitudes of sea reflectivity at low (1°-10°) grazing angles. However, at extremely low grazing angles (<1°), models, theory, and measurements show considerable differences. The effects of the oceanic evaporation duct on grazing angle are investigated. Significant changes in grazing angle due to the evaporation duct are found and the illumination of the sea surface by the radar is shown to extend well beyond the standard (4/3 earth) radar horizon range. A series of sea clutter model comparisons shows that much of the difference between models can be attributed to evaporation duct effects     

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。     

广义Pareto分布海杂波模型参数的组合双分位点估计方法

广义Pareto分布的复合高斯模型可以很好地描述高分辨低擦地角对海探测场景中海杂波的重拖尾特性,实现该杂波模型下双参数的有效估计对雷达检测性能具有重要意义。对此,该文提出一种双参数的组合双分位点(CBiP)估计方法。该估计方法基于低阶多项式方程的显式求根表达式,充分组合利用回波中的样本信息,旨在实现高精度的双参数估计过程。此外,考虑到实际雷达工作中存在岛礁、渔船等造成的功率异常大的野点样本时,不同于传统的矩估计、最大似然(ML)估计等方法,组合双分位点估计方法仍可保持估计性能的鲁棒性。仿真及实测数据实验表明,在纯杂波环境中,组合双分位点估计方法可以实现与最大似然估计方法近似的估计精度,若存在异常样本,组合双分位点估计方法的估计性能优于上述几种传统估计方法。