基于分数阶模糊函数延时对消的海面运动弱目标检测

研究了分数阶模糊函数的时移特性,根据此特性提出了基于分数阶模糊函数延时对消的海面运动弱目标检测方法.通过对IPIX实测数据验证表明,该方法在增加目标与杂波FRFT峰值差、提高信杂比以及检测概率等方面都明显优于仅对回波作分数阶模糊函数.设置适当的恒虚警检测门限,该检测方法能够达到更好的检测效果.     

基于嵌入式仿真的雷达训练系统设计

介绍了嵌入式仿真技术及其发展,将嵌入式仿真与雷达模拟训练相结合,构成了能够嵌入到机械扫描雷达实装的模拟训练系统。描述了对嵌入式仿真训练系统的结构组成以及部分模块的功能,研究了模拟雷达视频回波数据的方法和模型,包括目标回波、地物杂波、海杂波、气象杂波、有源干扰和接收机内部噪声,利用数学模型计算回波的强度、方位、距离等特性,调制实际录取的回波数据,生成与态势设置参数相应的模拟回波数据,能够对信号处理操作和抗干扰操作做出响应。通过对视频回波进行仿真,由终端显示画面可知模拟的回波数据具有较高的逼真度,经测试模拟视频回波能够被雷达显控终端识别。     

海杂波的多重分形判定及广义维数谱自动提取

海杂波中的微弱目标检测历来是一个难题,传统的检测方法一直不能得到较好的检测效果。多重分形理论的引入为海杂波中微弱目标检测提供了一个很好的途径。文章提出了多重分形无标度区间自动识别的改进算法,既保留了该算法的客观性,又降低了它的保守程度,使估计的区间更贴近真实无标度区间,同时实现了广义维数的自动计算。实验证明,该方法优于原方法,结果更为精确。     

分数傅立叶变换用于抑制SAR杂波背景检测慢速动目标

慢速运动目标在时、空、频域上都落入主杂波区。利用单通道SAR图像中静止背景的信息抑制静止杂波,可改善检测动目标的性能。分数傅立叶变换是线性变换,不存在交叉项,采用分数傅立叶变换搜索匹配动目标信号,使其能量汇聚。对称计算旋转角正负对称的分数傅立叶变换,在两个对称的分数傅立叶域中得到两个复信号,这两个复信号中静止背景的模处处相同,而包含动目标的区域,模的幅度有很大差别,计算对称的分数傅立叶域信号对应位置模的差,取绝对值,可对消静止背景,敏锐地检测动目标。实测数据表明本算法有效。     

无线电引信海面及目标多普勒回波仿真分析

频谱识别技术利用海面及目标回波的多普勒频差来滤除海杂波信号。为准确分析弹目交会时引信回波的多普勒频谱,采用了三维弹目交会模型对弹目不共面时引信回波进行模拟,利用等多普勒线划分海面区域进而计算海面回波多普勒频率,利用目标不同散射点合成的方法推导了目标回波多普勒频率的表达式,并在弹目飞行速率、弹目交会角及目标脱靶量等因素不同时对引信回波多普勒频率进行仿真,通过仿真分析得出了以上因素对引信回波多普勒频率的影响,并验证了频谱识别技术在不同交会条件下的有效性。     

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。     

机载MIMO雷达空时自适应杂波对消器

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达杂波分布呈现空时耦合特性,提出一种空时自适应杂波对消器.利用机载MIMO雷达的脉冲回波数据,构造杂波对消器的系数矩阵.通过空时自适应杂波对消器的预处理,可以有效地抑制杂波,并通过与常规空时处理算法的级联,最终可以有效提高动目标的检测性能.实现了由传统地基雷达杂波对消器向机载运动平台的推广.仿真结果表明,这种自适应杂波对消器不仅适用于正侧视雷达,对于非正侧视雷达也同样适用.     

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。     

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。     

基于固有模态函数频域熵的目标检测算法

为提高海杂波中慢速目标的检测性能,提出了一种基于固有模态函数(IMF)频域熵的目标检测算法。该算法对原始信号经 EMD分解后得到的固有模态函数采用 Fourier变换,自动地提取其各个分量的频域能量,以此获得 IMF能量分布特点,再运用信息熵的方法构建检验统计量,并将其输入非参量检测器中进行目标检测。研究结果表明,相比于海杂波、海尖峰,慢速目标的能量分布更为分散,熵值更大,对比频域广义符号(GS)检测算法,所提 方法检测性能更优,适用于慢速目标检测。     

Fractal interpolation of radar signatures for detecting stationarytargets in ground clutter

The fundamentals of fractal geometry are reviewed, and its application to the millimeter-wave radar detection of stationary targets in a clutter background is described. First, high-range-resolution (HRR) profiles are used to determine the fractal interpolation functions needed to create fractal signatures. The fractal dimension is then determined for these signatures. On the basis of the value of the fractal dimension, the signature is declared to represent either a target of interest or clutter. The results of a CFAR (constant false alarm rate) simulation are presented to illustrate the performance of the method. They indicate that the fractal dimension feature used seems to be independent of amplitude. Thus, the fractal dimension information combined with traditional amplitude processing techniques will improve probabilities of detection     

雷达海杂波时频谱特性分析

针对海杂波背景下目标检测问题的实际需求,整理分析了STFT、WVD、PWVD和SPWVD 4种常见时频分析方法及其优缺点,并基于实测数据对海杂波的时频处理结果进行了对比分析。分别对纯海杂波单元和目标单元实测数据进行处理,将利用4种时频分析方法得到的结果进行对比、分析和总结。对4种方法在时频分辨率、目标能量积累程度、对海杂波抑制能力和平滑程度上各自特点进行分析,并总结得到相应的结论。     

HRR Detector for Slow-Moving Targets in Sea Clutter

The radar detection of targets in the presence of sea clutter has historically relied upon the radial velocity of targets with respect to the radar platform either by exploiting the relative target Dopplers (for targets with sufficient radial velocity) or by discerning the paths targets traverse from scan to scan. For targets with little to no radial velocity component, though, it can become quite difficult to differentiate targets from the surrounding sea clutter. This paper addresses the detection of slow-moving targets in sea clutter using a high resolution radar (HRR) such that the target has perceptible extent in range. Under the assumption of completely random sea clutter spikes based on an epsiv-contaminated mixture model with the signal and clutter powers known, optimal detection performance results from using the likelihood ratio test (LRT). However, for realistic sea clutter, the clutter spikes tend to be a localized phenomenon. Based upon observations from real radar data measurements, a heuristic approach exploiting a salient aspect of the idealized LRT is developed which is shown to perform well when applied to real measured sea clutter.     

基于IMF能量分布重构的目标检测技术

为提高海杂波中慢速目标的检测性能,提出了一种基于IMF能量分布重构的目标检测技术。该算法对原始信号尖峰区域经经验模态分解后得到的固有模态函数进行分段数据重构,计算前端IMF分量与后端IMF分量的能量比,并将其输入非参量检测器中进行目标检测。研究表明,相比于海杂波单元,目标单元尖峰区域有更小的前后端IMF分量能量比,适用于慢速目标的检测。     

利用分数阶Fourier域滤波的机载SAR多运动目标检测

 强度相差较大的多运动目标检测是机载合成孔径雷达 ( SAR)技术的一个重点和难点,传统的频域滤波和现代的时频分布方法都无法解决这个问题。首先分析了机载 SAR运动目标回波本质上为线性调频信号,据此提出一种基于分数阶 Fourier域滤波的运动目标检测新方法,并且应用逐次消去的思想有效地解决了强度相差较大的多目标检测问题。仿真的结果验证了算法的有效性。     

A novel target detection approach based on adaptive radar waveform design

To resolve problems of complicated clutter, fast-varying scenes, and low signal-clutterratio (SCR) in application of target detection on sea for space-based radar (SBR), a target detection approach based on adaptive waveform design is proposed in this paper. Firstly, complicated sea clutter is modeled as compound Gaussian process, and a target is modeled as some scatterers with Gaussian reflectivity. Secondly, every dwell duration of radar is divided into several sub-dwells. Regular linear frequency modulated pulses are transmitted at Sub-dwell 1, and the received signal at this sub-dwell is used to estimate clutter covariance matrices and pre-detection. Estimated matrices are updated at every following sub-dwell by multiple particle filtering to cope with fast-varying clutter scenes of SBR. Furthermore, waveform of every following sub-dwell is designed adaptively according to mean square optimization technique. Finally, principal component analysis and generalized likelihood ratio test is used for mitigation of colored interference and property of constant false alarm rate, respectively. Simulation results show that, considering configuration of SBR and condition of complicated clutter, 9 dB is reduced for SCR which reliable detection requires by this target detection approach. Therefore, the work in this paper can markedly improve radar detection performance for weak targets.