基于统计模型的海杂波建模和检测技术综述

根据海杂波模型的发展过程,按简单模型、复合模型和混合模型3种模型概述了海杂波建模和在此环境中的目标检测理论。最后,总结了海杂波建模的一些发展趋势。     

利用神经网络的海杂波幅度分布参数估计方法

海杂波是制约对海雷达探测性能的主要因素之一,掌握其特性,具有十分重要的意义。经典海杂波统计模型在参数估计方法上以传统统计学理论为基础,在样本数较少的情况下,估计结果往往较差,导致建模准确度下降。此外,在复杂非均匀探测背景下,难以实现海杂波模型参数的准确实时估计。针对该问题,文章将深度神经网络模型引入海杂波参数估计领域,通过构建合理的模型,使其具备海杂波幅度分布模型的高精度参数估计能力。该方法采用直方图统计的方法进行数据预处理,合理划分输入数据标签的分组区间,构建数据集训练神经网络,并利用测试数据得到神经网络估计结果。仿真数据和X波段IPIX雷达实测数据验证结果表明,与传统数理统计估计方法相比,该算法明显提升了海杂波统计模型参数估计精度。     

海杂波条件异方差特性分析与波动信息提取

由于低擦地角、高海况等易引起雷达海杂波序列的局部剧烈波动,传统的统计分布模型难以描述突然出现的具有冲激特性的强回波,因此,针对这一问题,将广义自回归条件异方差(Generalized Auto Regressive Conditional Heteroskedasticity,GARCH)模型引入海杂波建模中,通过 GARCH模型阶数步进搜索结合残差序列方差齐性检验,实现了海杂波数据的波动信息提取。经 X波段雷达实测数据验证,所提出的波动信息提取方法,可以很好地提取实测海杂波数据在局部区域或时间段内的波动信息,为特征检测方法设计提供有效的特征支撑。     

海杂波视景仿真

雷达图像的生成在训练模拟器视景仿真研究中意义重大.在对海作战仿真中,海杂波仿真是对海雷达图像仿真研究的重点.文章在比较海杂波概率分布模型的基础上,探讨了复合K分布实现方法,并应用Vega和Creator等软件实现海杂波视景仿真,生成了由海杂波形成的雷达图像,取得了较好效果,具有一定的借鉴意义.     

海杂波谱的机理及时变特性分析

针对海杂波背景下目标检测问题的实际需求,在机理分析的基础上,利用实测数据对海杂波谱的时变特性进行了分析。首先,分析了波束照射区域内由海表面波浪运动引起的多普勒频移和展宽现象,以及随雷达工作参数之间的依赖关系;然后,对已有海杂波谱机理研究结果进行了分析和总结。在此基础上,利用加窗的周期图法估计得到海杂波的时间-多普勒谱,进而从相关时间的统计特性、谱宽与时域海杂波拖尾程度的依赖关系两个层面对海杂波谱的时变特性进行了分析。分析结果可为海杂波谱建模、海杂波抑制及目标检测方法设计提供理论指导。     

机载脉冲多普勒雷达海杂波仿真及加速

为了提高杂波仿真的精度和速度,提出了一种对现有杂波模型的改进方法,即改用Petts的海杂波后向散射系数模型提高仿真精度,通过预先存储网格单元面积积分、只实时计算主杂波和查表实现旁瓣杂波提高仿真速度。仿真结果表明:该算法有效地提高了杂波仿真的精度和速度。     

海杂波FRFT域分形特征在动目标检测中的应用

文中研究了海上动目标雷达回波与海杂波在分数阶Fourier域(FRFT域)的分形特性,利用两者幅值起伏程度的不同,提出了一种基于FRFT域分形维数差异的动目标检测方法。该方法以处处连续而不可导的非平稳不规则信号模型——分数布朗运动作为FRFT域分形模型,通过仿真分析实测海杂波数据的分形曲线,证明海杂波在FRFT域的无标度区间内具有分形特性。提取出FRFT域海杂波与动目标回波的分形维数,并利用其固有的差异进行目标检测。经不同极化方式下海杂波数据仿真,验证了算法的有效性。     

基于小波变换的海杂波分布特性分析

提出了用小波变换对海杂波分布进行统计分析,利用小波多分辨分析估计海杂波的概率密度函数,通过拟合识别分布并求取参数,改变以往先假定海杂波分布识别的方法,克服了因为噪声的存在直接由海杂波数据估计分布参数不准确的缺点。通过适当地调整小波多分辨分析的阈值,可以获得更逼真的海杂波概率密度函数,适应各种海况下的海杂波分析。     

无线电引信抗海杂波干扰方法

无线电引信抗海杂波的能力决定了舰空导弹无线电引信低空和超低空工作性能,针对海杂波对无线电引信的影响,分析了海面回波的平均功率、海面散射系数、海杂波的多普勒频谱等海杂波特性,提出了无线电引信抗海杂波干扰方法。     

基于实测数据的海杂波时空相关性分析

海杂波的相关特性分为时间相关性和空间相关性,二者均与雷达系统参数、环境条件等多种因素有关。文章利用X波段雷达实测海杂波数据,重点研究了不同极化条件下海杂波的时间相关性、高低典型海况和不同入射余角条件下的海杂波距离向和方位向空间相关性。经大量实测数据验证表明,极化方式对海杂波强时间相关性影响较小,海杂波距离向空间相关性受海况影响较大、方位向相邻分辨单元空间相关性较弱,这些结论对于海杂波中目标检测方法优化设计具有重要意义。