海杂波对机载雷达探测影响研究

针对海战场环境下机载雷达探测海面目标受海杂波干扰的问题，文中提出一种定量分析海杂波影响效应的方法。首先对海杂波等效RCS进行建模计算，建立杂波散射系数与海情级别、擦地角、雷达波长的关系，给出杂波区域的计算方法；然后对机载雷达探测的综合信噪比进行推导，分析雷达检测概率与测量误差、综合信噪比的定量关系。在此基础上，对不同条件下的散射系数、综合信噪比、探测概率和测量误差等进行仿真，给出各指标随海情级别和擦地角的定量变化情况。所研究内容可为机载雷达的抗杂波设计和载机的任务规划提供理论支撑。     

基于相参处理的机载雷达舰船检测方法

机载雷达舰船目标检测主要在海杂波背景下进行,受海杂波影响大,常规非相参积累检测没有充分利用目标和海杂波的特性差异,检测性能有待提升。文中对机载雷达杂波特性、目标特性进行了理论分析建模,提出了基于相参处理的舰船目标检测架构,该方法综合干扰抑制、相参积累、杂噪识别和分区检测进行相参处理,在距离、多普勒平面有效识别海杂波和噪声区域的基础上实现匹配检测。最后基于实测数据进行了分析验证,显示了很高的工程应用价值。     

利用北斗反射信号探测目标的初步实验

通过实测海杂波数据,研究了海杂波的统计特性,实测数据拟合结果表明,弱海杂波的概率密度分布函数服从瑞利分布;强海杂波概率密度分布呈现较强的非高斯特性,该试验实测数据拟合结果为对数正态分布,因此强海杂波背景下小目标检测,常规恒虚警检测器性能受到限制。同时采用了常规单元平均恒虚警与自适应匹配滤波两种方法进行目标检测,通过结果对比可以得出,对于强杂波背景下小目标,自适应匹配滤波的方法能检测出更多的目标点迹,检测性能较常规单元平均恒虚警好。     

海杂波多普勒谱Hurst指数特性分析及目标检测

针对对海探测雷达面临的海面漂浮小目标检测问题,本文主要研究了海杂波多普勒谱Hurst指数特征的统计特性,并提出了一种基于多普勒谱Hurst指数的目标检测方法。首先,本文基于实测数据,详细分析了时间序列长度（脉冲数）、快速傅里叶变换频率点数、极化方式和海况等级对海杂波多普勒谱分形特性及多普勒谱Hurst指数统计特性的影响;其次,利用6种经典统计分布模型（高斯分布、瑞利分布、韦布尔分布、对数正态分布、K分布和KK分布）,验证了海杂波多普勒谱Hurst指数的最佳统计分布模型为对数正态分布,进而引入Log?t检测器,提出基于多普勒谱Hurst指数的恒虚警检测方法;最后,使用IPIX数据验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法具有较好的小目标检测性能和稳定性,且在VV极化数据中性能最佳。     

海杂波特性认知研究进展与展望

海杂波是影响海用雷达目标探测性能的主要制约因素之一,其物理机理复杂,影响因素众多,且非高斯、非平稳特性显著,因此海杂波特性认知研究是一项极其复杂的系统工程。该文从数据层海杂波特性认知出发,围绕目标检测算法所关注的海杂波幅度分布特性、谱特性、相关性及非平稳与非线性特性,回顾和总结了海杂波特性认知研究进展,梳理了主要研究结论。在此基础上,从海杂波影响因素的深化分析、海杂波精细化建模与检测器需求的博弈、海杂波与目标差异特性认知等4个方面展望了有待于进一步探索的问题。      

非高斯海杂波背景最优相干检测性能分析

非高斯海杂波背景下雷达目标检测一直是研究的重点。海杂波分布参数形式的多样化使得检测器对杂波平均功率的恒虚警特性无法保证,因此文中对描述非高斯海杂波的K分布、广义Pareto分布和逆高斯纹理复合高斯分布的参数形式进行了规范化,得到了规范化后的三种杂波分布对应的最优相干检测器。理论分析和实验验证了三个自适应检测器分别对杂波平均功率、目标多普勒频率和散斑协方差矩阵具有恒虚警特性。仿真实验表明:散斑协方差矩阵估计方法和辅助数据的数量均影响着自适应检测器的检测概率和虚警概率。     

一种舰载雷达海杂波抑制方法

舰载雷达在探测海面目标时由于强海杂波环境的影响,降低了雷达对海面目标的检测和定位跟踪性能。为了有效抑制海杂波、凸显有用目标,文中对海杂波的概率密度分布、时间相关性和频率相关性等特性进行了分析,并提出了雷达系统设计、自适应CFAR、扫描圈间积累和频率捷变等几种抑制海杂波的方法。实录雷达数据处理结果表明,文中的方法能显著提高舰载雷达的海面目标检测能力。     

非高斯杂波下知识辅助检测的认知方法

先验信息的使用是提高雷达目标检测性能的有效途径之一,然而先验信息与当前探测环境的失配会严重影响到检测器的性能.本文考虑逆伽马分布纹理、复合高斯杂波下的知识辅助检测算法,推导了先验模型失配条件下(逆伽马分布参数失配)检测器的虚警率和Swerling I型目标的检测概率计算公式,获得了检测性能与模型参数失配之间的量化关系.利用两组不同参数的知识辅助检测器对当前杂波环境进行探测,通过评估检测器的性能,实现了当前杂波环境模型参数的估计.计算机仿真和实测数据的分析结果表明,采用认知方法的知识辅助检测器较常规检测器而言,能够获得更好的检测性能.     

Weibull海杂波环境中基于Hough变换的目标检测研究

给出了基于Hough变换的信号检测结构，用Weibull分布对加拿大McMaster大学IPIX雷达的某单个距离单元的海杂波幅度数据进行拟合，构造了仿真环境，基于MonteCarlo仿真对基于Hough变换的检测器在非起伏目标和四种Swerling起伏环境下的目标检测性能进行了分析，并得到了有参考价值的结论     

基于实测数据的海杂波特性分析

海杂波特性分析是进行海面目标检测算法优化设计和雷达性能预测的先决条件,文中对实测海杂波数据的统计特性和混沌特性进行了全面分析,进一步加深对海杂波的认识和了解。分析结果表明,所录取的数据符合K分布统计特性;根据现有的混沌特性判断准则,在一定程度上可以认为海杂波是具有混沌特性的,并利用Volterra滤波器构造一个非线性预测模型,验证了海杂渡是局部可预测的。     

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SIRP的时空相关K-分布海杂波仿真研究

 时空相关K-分布海杂波的仿真对杂波环境下舰载雷达检测性能的研究具有重要意义.本文在分析海杂波时空相关特性的基础上,提出了一种基于球不变随机过程法(SIRP)的时空两维相关K分布海杂波仿真方法,并对其时间相关特性、空间相关特性、幅度分布特性进行了理论分析和仿真,结果表明,该方法产生的杂波序列符合K-分布,而且时间和空间相关特性可以根据需要进行设置.     

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。      

雷达杂波基带调制数据的数学产生方法

从雷达杂波的分布特性出发，分析了杂波的解析模型，阐述了雷达杂波幅度的概率密度分布及其功率谱密度分布。利用MATLAB软件，用数学计算的方法生成了幅度服从正态分布、对数正态分布，功率谱服从高斯谱分布、全极点谱分布的I，Q杂波基带调制数据，并用MATLAB进行了仿真。用该种方法生成的杂波基带调制数据已成功地用于某型雷达杂波模拟器。     

T/R-R高频地波雷达舰船探测范围分析

基于目标回波和海杂波、大气噪声相对强度,理论分析及仿真研究了T/R-R高频地波雷达系统对舰船目标探测范围。分别分析了单基地(T/R)、双基地(T-R)高频地波雷达方程;基于T/R、T-R雷达系统海杂波理论模型,仿真了高频地波雷达一、二阶海杂波谱;提出了计算加权平均信杂比方法,从信杂比的角度分别确定T/R、T-R高频地波雷达系统的探测范围,T/R-R高频地波雷达系统的探测范围为T/R和T-R系统探测范围的组合。     

融合极化旋转域特征和超像素技术的极化SAR舰船检测

对海监视是极化SAR的重要应用,密集区域的舰船目标检测是当前面临的主要挑战之一。舰船密集区域受多目标串扰,传统的恒虚警率(CFAR)检测滑窗难以选取纯净的海杂波样本用于确定检测门限,将导致检测性能下降。针对这一问题,该文从特征提取和检测器设计两方面出发,提出一种融合极化旋转域特征和超像素技术的极化SAR舰船检测方法。在特征提取方面,雷达目标的后向散射敏感于目标姿态与雷达视线的相对几何关系,由此带来的散射多样性隐含信息可通过极化旋转域分析进行挖掘。该文利用极化相关方向图及导出的一系列极化旋转域特征,根据目标杂波比(TCR)分析,优选TCR最高的3个极化特征量用于构建目标检测器。在此基础上,该文在检测器设计方面提出了一种基于K均值聚类的杂波超像素筛选方法,有效避免了密集区域舰船目标对邻近杂波的影响,基于筛选的杂波像素点得到舰船目标CFAR检测结果。基于Radarsat-2和高分三号星载全极化SAR数据的对比实验表明,所提方法能有效实现密集区域舰船目标检测,检测品质因数达到95%。      

某雷达杂波数据分析及杂波图技术研究

强地物、海浪杂波严重影响目标检测概率。频域杂波抑制手段是雷达信号处理常用的杂波抑制方法。但是,杂波的时空分布特性复杂多变,所以对杂波的幅度、频谱等特性的研究有助于选择合适的杂波抑制方案。结合某雷达实际工程采集数据分析了地杂波和海杂波的时域和频域分布特性,提出了一种基于雷达杂波环境特性自适应选择遗忘因子的杂波图方法,具体分析了该杂波图检测概率。实测数据实验结果证明了该方法的正确性和有效性。