海杂波尖峰特性研究及仿真分析

介绍了基于海尖峰的复合海杂波雷达截面积(RCS)模型,根据浪涌稳态性原理从时间、幅度和频率三个方面对海尖峰进行了定义;对C波段实测雷达海杂波数据进行了统计分析,并为分析杂波“拖尾”特性构造了修正的均方差检验法;以K分布为模型,研究了在指定雷达虚警概率下海尖峰发生次数的统计特性。仿真分析表明,二项分布和泊松分布均可以在低虚警概率下较好地描述海尖峰的统计特性。     

舰载超视距雷达背景杂波统计特性分析

海杂波的统计特性对于岸基与舰载表面波雷达目标检测算法的设计非常重要。岸基雷达测试下海杂波的统计特性已有论述 ,主要阐述舰载雷达情形下背景海杂波的理论与数学统计模型 ,并提出了海杂波序列的参数自回归模型 ,对海杂波的重要统计参数如相关性进行了统计分析 ,最后得出了舰载雷达情形下一阶与二阶海回波皆为正态分布的结论 ,为在舰载雷达情形下进行信号检测奠定了理论基础。     

大掠射角对海雷达导引头实测回波特性分析

大掠射角下,对海雷达导引头观测到的海杂波强度激增,舰船目标检测困难。本文结合全极化雷达导引头挂飞实测数据,分析了回波幅度和相位特性。首先,采用典型分布对回波幅度分布进行拟合,并利用拟合优度对拟合效果作出评估;然后,分析了平均相位变化量。结果表明：在大掠射角条件下,雷达导引头各极化通道海杂波幅度服从K分布;海杂波与舰船回波幅度在同极化通道服从K分布,在交叉极化通道服从对数正态分布;交叉极化通道回波信杂比高于同极化通道;海杂波与舰船回波相位平均变化量小于海杂波。     

基于统计模型的时-空相关海杂波仿真

工作于海洋环境下的雷达面临较严重的海杂波的影响,海杂波统计模型的研究对最优检测算法设计和雷达性能预估有重要作用。基于海杂波的复合散射理论,分析了海杂波非高斯幅度分布的特性、时间相关性及空间相关性。讨论了采用球不变随机过程产生时间和空间相关的海杂波仿真方法。对算法中散斑分量和纹理分量的参数估计,时间相关性和空间相关性的引入方法进行了分析。设定仿真环境仿真产生了具有时间和空间相关性的非高斯型海杂波数据,结果表明采用该方法的有效性。     

基于数值仿真的X波段极化SAR海杂波统计建模与特性分析

针对3~5级海况下X波段极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)海杂波的仿真和统计建模, 首先利用Apel海浪谱模型和Monte Carlo方法仿真不同风速下的大尺寸二维粗糙海面, 进而分别利用物理光学模型和弹跳射线法两种高频电磁散射模型考虑海面的单次散射和多次散射, 实现大尺寸海面的极化SAR海杂波仿真, 并利用X波段地球物理模式函数和岸基实测海杂波对仿真海杂波的精度和统计分布进行验证。基于仿真海杂波数据, 利用典型的乘积模型和Mellin类统计量开展海杂波统计建模和特性分析。仿真结果表明, 在2 m×2 m的高分辨率条件下, X波段同极化海杂波并不服从适用于中低分辨率海杂波的K分布, 且在不同风速风向下呈现出不同的纹理特征; X波段交叉极化海杂波表现出较弱的纹理特征, 服从Wishart分布; 随着入射角和雷达视数的增大, 海杂波的纹理特征逐渐减弱。     

基于毫米波LFMCW雷达散射计的地杂波测量方法

研究毫米波雷达的地杂波特性对提高毫米波雷达的目标探测性能和大地遥感具有重要的作用.针对毫米波雷达地杂波测量问题,讨论了地杂波散射系数测量方法,对毫米波线性调频连续波(linear frequency modula-tion continuous wave,LFMCW)雷达散射计的系统校准、有效独立采样数、数据处理中软件门的应用以及减少测量误差等相关技术进行了研究;给出了Ka波段散射计测量灌木丛杂波特性的结果,结果表明在入射角小于15°范围内灌木丛的杂波幅度分布服从瑞利分布.     

基于多重分形模型的海杂波特性分析与仿真

在分析实测雷达海杂波数据时域特性的基础上,发现海杂波具有长时相关特性,且在较大的范围内具有尺度不变性,因此,利用多重分形模型可以较好的刻画海杂波的复杂特性。在此基础上,提出一种基于小波多重分形模型的海杂波建模与仿真方法。实验结果表明该方法可以较好的模拟海杂波的统计特性和多重分形特性,并且具有较小的计算量,为雷达海杂波的建模和仿真提供了一条新的思路和有效手段。     

海杂波的非广延分布模型

传统上常使用统计模型为海杂波建模,发现虽然统计模型可以很好地拟合实际海杂波的幅度分布,但是由于它不能很好反映出海杂波的物理特性,因此获得的分布参数不能用来检测弱小目标.针对上述缺点,采用Tsallis分布模型对海杂波数据进行建模,发现Tsallis分布不仅能够很好地拟合实际海杂波数据,而且获得的分布参教可以有效检测海杂波背景下的弱小目标.最后通过对Tsallis分布中的非广延参数q进行分析,发现海杂波具有介于随机模型与混沌模型之间的幂率敏感性.     

基于迁移学习的雷达杂波幅度统计模型选择

在对目标进行探测和识别的过程中, 雷达杂波幅度统计模型选择是重要步骤。为了提升杂波幅度统计模型选择的准确率, 基于样本分布适配, 提出了一种加权再均衡分布适配的迁移学习方法, 实现了仿真数据的信息向实测海杂波IPIX数据的迁移。通过与已有算法进行比较, 实验结果表明改进后的算法在IPIX数据集上能取得更好的分类准确率, 在迁移学习公共数据集Office-Caltech10上的验证结果也表明了算法的普适性。     

机载线性调频-捷变频雷达地海杂波特性

为了模拟脉内线性调频、脉间频率捷变体制下某型号雷达的地海杂波,在利用距离多普勒网格法计算常规PD(pulse-Doppler)雷达地海杂波功率谱的基础上,从脉内子脉冲叠加的观点分析线性调频信号对常规雷达杂波功率谱和幅度分布特性的影响,进而分析频率捷变所引起的脉间相关性减弱和时间随机序列方差的减小。得出的结论有:线性调频-频率捷变体制雷达杂波的功率谱与对应常规雷达的形状基本吻合,而幅值的变化与脉压比有关;该体制雷达的杂波随机序列服从瑞利分布,雷达参数变化导致杂波随机序列的方差变化。最后给出某攻击状态下的仿真实例。     

基于混合Wishart分布MRF分割的极化SAR图像海岸线检测

针对基于Wishart分布马尔可夫场(Markov random field, MRF)海陆分割存在海面和陆地整体区域无法使用单一Wishart分布描述的问题,提出了一种基于混合Wishart分布的极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像海岸线检测方法。该方法首先对极化SAR总功率边缘能量采用两区域Ostu阈值分割得到初始海陆分割结果,然后采用混合Wishart分布描述陆地和海面区域,通过基于混合Wishart分布MRF两区域分割迭代计算实现海陆精确分割。最后对经过水域合并处理的海陆分割结果进行边界跟踪实现海岸线检测。分别使用了RADARSAT2中国海南陵水地区和新加坡部分地区极化SAR数据进行实验,实验结果证明提出方法比基于Wishart分布MRF分割方法更加精确和鲁棒。     

基于多方向突堤扫描的极化SAR图像人工港口检测

针对现有合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像中基于海陆两区域分割和单方向突堤扫描港口检测方法存在虚警率高的问题,提出一种基于多区域分割和多方向突堤扫描的人工港口检测方法。该方法首先使用基于极化SAR相干矩阵统计特性的多区域水平集分割方法将地物分割为水域、强散射建筑和其他陆地3类;然后在水陆分割结果上从多对正交方向对沿岸突堤进行扫描,从而确定出港口感兴趣区域;最后利用强散射建筑分割结果实现感兴趣区域中人工港口和虚警天然凸起地形的区分。基于RADARSAT-2对新加坡和湛江地区实际观测的极化SAR数据进行实验,结果表明本文方法较好地实现了沿岸人工港口的正确检测。     

Space-time clutter model for airborne bistatic radar with non-Gaussian statistics

To validate the potential space-time adaptive processing (STAP) algorithms for airborne bistatic radar clutter suppression under nonstationary and non-Gaussian clutter environments, a statistically non-Gaussian, space-time clutter model in varying bistatic geometrical scenarios is presented. The inclusive effects of the model contain the range dependency of bistatic clutter spectrum and clutter power variation in range-angle cells. To capture them, a new approach to coordinate system conversion is initiated into formulating bistatic geometrical model, and the bistatic non-Gaussian amplitude clutter representation method based on a compound model is introduced. The veracity of the geometrical model is validated by using the bistatie configuration parameters of multi-channel airborne radar measurement (MCARM) experiment. And simulation results manifest that the proposed model can accurately shape the space-time clutter spectrum tied up with specific airborne bistatic radar scenario and can characterize the heterogeneity of clutter amplitude distribution in practical clutter environments.     

基于稀疏采样的双基地机载雷达杂波谱补偿方法

在双基地机载雷达中,由于地面杂波存在距离依赖性,使得基于距离单元回波数据平均的杂波协方差矩阵估计存在误差,导致空时自适应处理的杂波抑制性能严重下降。基于配准的方法沿杂波空时分布曲线采样,补偿杂波距离依赖性,然而该方法由于采样点过多导致运算量巨大。针对该问题,利用双基地机载雷达杂波散射点的复幅度受收发天线调制,具有稀疏分布的特点,提出了一种基于稀疏采样的杂波谱补偿方法,该方法通过设置采样门限来降低采样点数,减小重构杂波数据的运算量。计算机仿真结果表明,该方法能够有效地降低重构杂波的运算量,减小双基地机载雷达杂波的距离依赖性,提高空时自适应信号处理的杂波抑制性能。     

基于复数卷积-残差网络的雷达杂波幅度统计模型分类

雷达杂波幅度统计模型分类是进行杂波背景下检测目标的重要步骤。雷达杂波原始数据通常是复数数据, 但现有杂波幅度统计模型分类研究都是在实数数据上完成的。复数数据同时包含幅度和相位信息, 更丰富的信息量有助于雷达杂波幅度统计模型分类。为此, 引入复数神经网络, 利用仿真杂波高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP)复数数据, 对雷达杂波幅度统计模型分类问题进行研究, 完成了以下工作: 一是为构建复数最大池化层, 定义并改进了复数最大池化算法, 通过复数卷积神经网络(complex-valued convolutional neural networks, CV-CNN) 对杂波幅度统计模型的分类实验, 对比了两种复数最大池化算法和复数平均池化算法的分类效果, 实验结果表明复数最大池化算法的分类效果更好, 分类准确率为97.29%;二是为进一步提高分类准确率, 构建了复数卷积-残差网络(complex-valued convolution-ResNet, CV-CRN), 通过实验对比分析了CV-CRN的性能, 实验结果表明, CV-CRN的分类性能优于CV-CNN, 分类准确率达到98.84%, 并具有较好的鲁棒性。     

基于杂波数据Frobenius范数拟合的阵元误差估计方法

机载雷达的阵元误差会影响运动目标的参数估计与定位性能。为了解决这个问题,提出一种基于杂波数据Frobenius范数拟合的阵元误差估计方法。该方法首先利用杂波谱分布结构和雷达构型参数计算杂波空时导向矢量矩阵,接着利用截断的奇异值分解求解杂波幅度矢量并重构杂波数据,最后将实际的数据矩阵与重构的数据矩阵进行Frobenius范数拟合来估计阵元误差。数值仿真实验结果表明,该方法在低脉冲数目、低样本数目的情况下均具有较好的参数估计精度与稳健性。     

自适应相关匹配法在雷达目标距离剖面像识别中的应用

本文针对高距离分辨雷达体制与地面坦克目标识别应用背景,提出了一种基于自适应相关匹配的雷达目标距离剖面像识别的新方法.这种方法根据给定的误判概率与拒判概率的要求,设计和得到目标姿态角的一种区域划分,确定相关匹配分类器的数目,并按最优化准则构造匹配分类器;根据实测距离剖面像的长度来选择相应的分类器进行匹配识别,以适应目标不同的姿态角;具有匹配运算量少,所需匹配滤波器数目少等优点,为解决地面背景中坦克目标的识别提供了一条有效途径.