UHF波段小擦地角海杂波幅度均值修正模型

作为海杂波重要特性之一,幅度均值可为雷达系统设计提供支撑。为此,国际上建立多个经验模型,但由于小擦地角下散射机制复杂,而且测试条件存在差异,模型的适用性不强。基于黄海海域超高频波段水平极化小擦地角海杂波实测数据,开展了幅度均值经验模型的适用性分析。针对已有模型拟合程度较差的问题,初步分析了原因,并提出了一种修正技术服务公司(technology service corporation, TSC)模型。通过对TSC模型中擦地角因子和风向因子的改进,调整了幅度均值随参数的变化趋势,与实测结果对比发现,该模型较好实现了海杂波幅度均值的预测。     

海杂波下距离扩展目标的最优二进制检测

研究了低擦地角下高分辨雷达对静止或慢速运动的距离扩展目标的最优二进制检测问题。采用K分布模型描述低擦地角下海杂波的统计分布,采用Rayleigh快起伏模型描述扩展目标距离像的幅度分布,详细分析了扩展目标二进制检测器参数与扩展目标径向长度、杂波形状参数之间的关系,最终得到最优二进制检测器的参数选择准则和经验公式,对二进制检测器的实际应用具有较强的指导意义。理论和实测杂波数据证明了最优二进制检测器的有效性。     

基于粒子群优化算法的KK分布参数估计方法

针对KK分布的参数估计,首先介绍了半经验估计法,然后提出了一种基于粒子群优化的估计方法。该方法将杂波数据统计直方图与KK分布概率密度函数在部分采样点上的差异作为代价函数,通过粒子群优化搜索参数的最优值。通过蒙特卡罗方法对半经验估计法在权重参数不同时的性能进行了仿真,然后分析了杂波数据样本点数的多少等因素对所提算法精度的影响,最后基于实测合成孔径雷达图像杂波数据对该算法进行了验证。仿真结果表明,该算法对KK分布参数具有良好的估计性能,KK分布与K分布等相比,对合成孔径雷达图像杂波数据具有更强的拟合能力。     

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。     

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。     

UHF波段海杂波时间相关性的海浪状态影响分析

为了改善杂波建模效果和提升雷达目标检测算法的海洋环境适应性,基于超高频波段实测数据,分析不同海浪状态下海杂波时间相关性的时域及频域特性规律和差异。重点研究了不同海情和浪向下的去相关时间、频移及谱宽变化趋势,给出多种海洋参数组合下的参考值,并对比浪高及其他海洋参数的影响程度。结果表明,随着海情的升高,去相关时间缩短,谱宽和频移增加,特别在中高海情下随浪高变化趋势更为明显。逆浪向谱展宽程度大于侧浪向,且频移呈现随擦地角减小而增大的趋势。     

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。     

蒸发波导环境中基于ZMNL的海杂波仿真

针对海上蒸发波导环境中雷达目标的识别,提出了蒸发波导中基于零记忆非线性变换(ZMNL)的海杂波实现方法。该方法确定了海杂波K分布参数与蒸发波导高度间的关系,可得到不同蒸发波导高度、不同探测距离处的相关K分布杂波序列。给出了应用该方法产生杂波的具体步骤,仿真实验证明了该方法用于蒸发波导中海杂波建模的有效性。     

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。     

基于高阶奇异值分解的OTHR海杂波抑制算法

针对短相干积累时间(coherent integration time, CIT)引起的多普勒分辨率低,无法从强大海杂波中检测出舰船目标的问题,提出了基于高阶奇异值分解(higher order singular value decomposition, HOSVD)的海杂波抑制算法。首先利用相邻单元内海杂波的相干性,将毗邻距离单元和方位单元的多脉冲接收数据应用三阶张量表示,然后采用HOSVD方法求解三阶张量的海杂波子空间和目标子空间的投影矩阵,最后利用投影矩阵将三阶张量映射到目标子空间以抑制海杂波。该方法与现有子空间类海杂波抑制方法相比,提高了信干噪比(signal to clutter plus noise ratio, SCNR)和峰值旁瓣电平比(peak sidelobe level ratio, PSLR),解决了目标谱峰偏移问题。     

Constrained-MUSIC算法在高频地波舰载超视距雷达中的应用

在舰载超视距雷达检测时 ,由于载舰运动所造成的一阶海波谱展宽 ,遮蔽了舰船目标 ,造成目标检测的困难 ,采用空域超分辨处理 ,将目标与展宽的一阶海波谱分开是非常可行的。Constrained -MUSIC算法的分辨性能不受相干目标的影响 ,且在舰载超视距雷达中 ,由于展宽的一阶海杂波谱相应的空间方位是可计算出的 ,Con strained-MUSIC算法可以充分利用这一已知的方位信息 ,将与一阶海浪谱同频 ,但处于不同空间方位的船目标分辨出来 ,有效地实现了高频地波舰载超视距雷达检测下的空域超分辨处理 ,对在舰载雷达情形下有效地进行目标检测提供了一个良好的距离 -速度 -方位分辨后的三维检测背景平台     

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。     

适用于抗高频突发性冲击干扰的有效算法

提出了一种抗突发性冲击干扰的处理算法。该算法主要用于抑制高频雷达探测飞机目标时随机出现的冲击干扰对目标谱线产生的遮盖。由于时域海面回波一般情况下绝对占优 ,因此 ,该算法利用海杂波谱分布结构上的特点 ,通过常规的频域处理滤除海杂波谱 ,从而使滤除海杂波并反变换到时域的信号中突发冲击干扰能够占优 ,进而利用野值判别与剔除方法将幅度较突出的冲击干扰予以剔除 ,达到抑制突发冲击干扰的目的 ,使雷达在突发干扰情况下也能有效地发现和跟踪目标     

大入射余角CFAR检测器

雷达在大入射余角高分辨率海杂波背景下检测时,等效后向散射面积增大,大部分海杂波能量投射到少数距离单元,能量分布不均,出现功率突然增大的杂波“异常单元”,导致检测器参考窗口所处的背景环境复杂多变,传统检测器检测概率降低,虚警率及误检率增加。为解决此问题,通过参考滑窗单元的协方差矩阵构造正定矩阵,求解其矩阵范数用以估计杂波功率水平,并采用支持向量机改进传统恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测器,得到基于正定矩阵杂波功率估计训练支持向量机的改进CFAR检测器。实验结果表明,新检测器在均匀杂波、多目标环境下检测性能稳定,在杂波边缘的虚警控制能力良好。     

基于可调Q因子小波变换的海杂波抑制算法

针对海杂波背景下弱目标检测中存在的信杂比低的问题，提出了改进的基于可调Q因子小波变换的海杂波抑制算法。由于海杂波能量远大于目标信号能量，提出选取与海杂波振荡特性相匹配的参数进行可调Q因子小波变换，得到各小波子带的系数，并对小波系数进行稀疏优化后重构海杂波信号。为了判断弱目标信号是否存在，提出一种自适应的阈值检测方法，将原始回波信号与海杂波重构信号的差作为检测样本，实现对弱目标信号的检测。该算法不依赖海杂波具体模型。最后对某实测海杂波数据集进行实验，验证了所提算法的正确性。     

基于深度学习的复杂背景雷达图像多目标检测#br#

针对传统雷达图像目标检测方法在海杂波及多种干扰物组成的复杂背景下目标分类识别率低、虚警率高的问题,提出将当前热点研究的深度学习方法引入到雷达图像目标检测。首先分析了目前先进的YOLOv3检测算法优点及应用到雷达图像领域的局限,并构建了海杂波环境下有干扰物的舰船目标检测数据集,数据集包含了不同背景、分辨率、目标物位置关系等条件,能够较完备地满足实际任务需要。针对该数据集包含目标稀疏、目标尺寸小的特点,首先利用K means算法计算适合该数据集的锚点坐标;其次在YOLOv3的基础上提出改进多尺度特征融合预测算法,融合了多层特征信息并加入空间金字塔池化。通过大量对比实验,在该数据集上,所提方法相比原YOLOv3检测精度提高了6.07%。     

基于相位的岸基雷达地海杂波分割方法

岸基对海雷达在杂波测量和海防预警中占有重要地位,针对近岸海杂波观测受地物杂波影响的问题,基于岸基S波段相参雷达测量的杂波数据,分析了基于典型地理特征进行地海杂波分割的不足,进一步从地海杂波多普勒特性差异入手,提出了基于相位的岸基雷达地海杂波分割方法。对近岸不同距离门杂波的幅度分布特性进行对比,发现分割为地杂波和海杂波的单元在幅度分布特性上存在明显差异,侧面验证了地海杂波分割结果的正确性。该分割方法为岸基雷达杂波数据的处理提供了依据。