雷达大擦地角海杂波特性与目标检测研究综述

海杂波作为影响海用雷达目标探测性能的主要制约因素之一,其在小擦地角下的物理机理和特性被广泛研究。由于产生机理上与小擦地角的差异,大擦地角下海杂波特性认知研究难以直接采用现有的多样化小擦地角海杂波模型与特性结论,大擦地角海杂波特性规律及目标检测技术研究依旧是一项极其复杂的系统工程。该文从雷达大擦地角对海探测试验数据集出发,围绕大擦地角海杂波建模、海杂波特性影响因素和海杂波中目标检测技术3个方面,回顾总结了大擦地角下海杂波特性认知与抑制的研究进展,梳理了大擦地角海杂波机理与特性研究的主要结论,并对技术发展方向进行了展望。     

雷达大擦地角海杂波特性与目标检测研究综述

海杂波作为影响海用雷达目标探测性能的主要制约因素之一,其在小擦地角下的物理机理和特性被广泛研究.由于产生机理上与小擦地角的差异,大擦地角下海杂波特性认知研究难以直接采用现有的多样化小擦地角海杂波模型与特性结论,大擦地角海杂波特性规律及目标检测技术研究依旧是一项极其复杂的系统工程.该文从雷达大擦地角对海探测试验数据集出发,围绕大擦地角海杂波建模、海杂波特性影响因素和海杂波中目标检测技术3个方面,回顾总结了大擦地角下海杂波特性认知与抑制的研究进展,梳理了大擦地角海杂波机理与特性研究的主要结论,并对技术发展方向进行了展望.     

小擦地角海杂波测量研究

本文介绍了利用Ku波段雷达进行小擦地角海杂波测试和数据处理的过程.数据处理包括杂噪比的估计、散射系数随擦地角的变化特性、幅度分布特性和频谱特性.初步分析显示本次测试中在小擦地角区域,散射系数表现出与在平直区完全相反的趋势,但这种现象不能归结为杂噪比的不足.这些分析表明小擦地角杂波测试杂噪比估计的重要性,同时也说明了此种条件下杂波特性的复杂性.     

多波段多极化海杂波特性的实验研究

长期以来,海杂波特性研究一直是雷达和微波遥感界普遍关心的问题。本文讨论基于矢量网络分析仪组建的波谱计对海杂波特性所进行的多波段（S,C,X,Ku）多极化测量,包括测量系统、实验描述和数据处理方法,通过数据分析得到不同海态下杂波特性（散射系数、多普勒谱等）随频率、极化和入射角（含小擦地角）的变化关系并给出一些典型结果。     

多波段多极化海杂波特性的实验研究

长期以来,海杂波特性研究一直是雷达和微波遥感界普遍关心的问题。本文讨论基于矢量网络分析仪组建的波谱计对海杂波特性所进行的多波段(S,C,X,Ku)多极化测量,包括测量系统、实验描述和数据处理方法,通过数据分析得到不同海态下杂波特性(散射系数、多普勒谱等)随频率、极化和人射角(含小擦地角)的变化关系并给出一些典型结果。     

L波段小擦地角海杂波幅度均值与风速关系建模

在对比分析国际上现有模型中风速对海杂波幅度均值的影响基础上,提出了一种新的两分量高斯模型建立海杂波幅度均值与风速的关系.结合我国黄海L波段VV极化小擦地角海杂波实测数据,对该模型进行了验证与精度分析,并研究了该模型参数随擦地角的变化关系,给出了模型拟合参数.从数据分析的结果来看,该模型较好地捕获了海杂波幅度随风速的变化趋势,可为雷达系统设计和雷达海杂波预测提供技术支撑.     

L波段小擦地角海杂波幅度均值与风速关系建模

在对比分析国际上现有模型中风速对海杂波幅度均值的影响基础上, 提出了一种新的两分量高斯模型建立海杂波幅度均值与风速的关系.结合我国黄海L波段VV极化小擦地角海杂波实测数据, 对该模型进行了验证与精度分析, 并研究了该模型参数随擦地角的变化关系, 给出了模型拟合参数.从数据分析的结果来看, 该模型较好地捕获了海杂波幅度随风速的变化趋势, 可为雷达系统设计和雷达海杂波预测提供技术支撑.       

X波段雷达对海探测试验与数据获取

针对雷达对海上目标探测技术研究的数据需求以及目前公开的雷达对海探测数据缺乏的问题,该文提出一项“雷达对海探测数据共享计划”,旨在利用X波段固态全相参雷达等多型雷达开展对海探测试验,获取不同海况、分辨率、擦地角条件下目标和海杂波数据,并同步获取海洋气象水文数据、目标位置与轨迹的真实数据,实现雷达实测数据的标准化、规范化管理,推进数据集公开共享,服务于海杂波特性研究,有力地支持海杂波抑制和目标检测技术研究。      

主被动复合末制导雷达仿真系统中的海杂波仿真研究

目标建模与特征信号仿真是雷达对目标进行探测与识别的重要前提和基础.描述了主被动复合末制导雷达仿真系统中,海杂波的建模与仿真,集中介绍了海杂波建模仿真中常使用的分布模型以及散射特性.包括海杂波前向散射系数以及后向散射系数的计算.最后使用Matlab进行了仿真,仿真结果证明了这种方法的有效性.该研究为海杂波建模与仿真、雷达目标检测提供了依据.     

基于实测数据的Ka波段海杂波极化特性研究

文中介绍了获取Ka波段海杂波的试验条件,并利用获取的实测数据进行了杂波特性分析.发现:HH极化与VV极化下海杂波的幅度分布区别不大,与瑞利、韦布尔及K分布拟合程度较为接近,与理论分析基本一致;海杂波时间相关性很短,在不同极化方式下变化不大;其空间相关长度约为4 m,且随着擦地角增加而略有增加.此外比较分析了HH和VV两种极化下海杂波后向散射系数随擦地角的变化趋势,在低擦地角情况下,VV极化条件下的海杂波后向散射系数高于HH极化.本文的研究结果为海杂波背景下低空小目标的检测研究提供了更加丰富有利的支撑.     

L波段小擦地角海杂波幅度统计特性研究

为了研究L波段小擦地角海杂波幅度统计特性及其在不同海洋参数条件下的差异,该文结合海杂波实测数据,选取适当的拟合优度检验准则,对比分析给出了不同波高和风向条件下Rayleigh, Weibull, Log-normal, K分布等经典统计分布模型,以及典型参数条件下Pareto分布在L波段小擦地角海杂波建模中的拟合效果,可为雷达目标检测中杂波模型的选择提供参考,提高海洋环境背景下目标检测的适应能力。     

海杂波后向散射系数经验模型研究

为改善海洋环境雷达的检测性能,基于海杂波后向散射特性,对GIT,TSC,NRL三种典型海杂波后向散射系数经验模型进行仿真,并与实测数据进行对比,以均方差检验法作为拟合优度评价标准,分析了三种模型的拟合特点,给出了三种模型的适用性,结果表明,改进的NRL模型与实测数据拟合得最好,TSC模型次之,GIT模型拟合效果最差,其适用性随海况、擦地角、极化方式的变化而呈现出不同特点。     

干扰条件下机载雷达对海探测距离数值计算分析

从雷达、干扰方程及海杂波基本模型出发,对有源干扰条件下机载雷达对海探测距离失真的成因进行了深入分析。通过仿真数值计算,揭示出不同背景环境下对目标探测距离变化规律,为指导实战运用提供合理可信的理论依据。     

天波/地波组合传播模式下一阶海杂波特性分析

分析天波反射/地波绕射组合模式下一阶海杂波的产生机制、展宽原理,导出了一阶海杂波频移、展宽计算公式;结合距离换算、双基地角、擦地角计算公式,对组合模式下一阶海杂波频谱随距离、方位的分布特性及展宽特性进行了理论计算分析。实测信号频谱特征与理论分析结果的对比表明:实验结果与理论分析相符合,验证了天波反射/地波绕射集成概念是成立的,进一步证明了天波/地波集成探测技术原理可行。     

机载L波段雷达海杂波幅度分布特性分析

机载雷达主要在海杂波背景下探测舰船目标，探测性能受海杂波影响大，海杂波分布特性直接影响检测器设计和系统探测性能.本文对L波段机载雷达回波特性、海杂波分布特性进行了理论分析建模，从目标检测的角度提出了海杂波预处理流程，并采用拟合的方法，基于实测数据对Rayleigh分布、Lognormal分布、复合K分布、Weibull分布等四种典型的杂波分布进行了验证，所用5级高海情和3级低海情数据样本分析表明，四种分布中Lognormal分布显著占优.上述方法与结论可用于辅助雷达最优检测器设计，具备较高的工程应用价值.     

海杂波统计特性分析

分析了海杂波背景下的目标检测的困难,研究了后向散射系数在海杂波的各个散射区中的性质,列举分析了几种常用的海杂波后向散射系数理论模型,重点分析了海杂波幅度特性和海杂波相关特性,不但有助于设计和实现雷达滤波器,而且有助于提高抑制杂波的能力以及保证雷达应有的探测性能。     

海杂波的分数布朗运动模型及其应用

海杂波常常严重地限制了雷达目标检测能力。通常是采用统计方法研究海杂波的特性，随着新理论、新技术的出现，不断尝试更好的方法研究海杂波。基于分形理论，利用实测的小擦地角海面雷达回波数据，比较了海杂波和分数布朗运动（FBM）的性质，得出海杂波与分数布朗运动有相似的增量统计特性。在此基础上，利用基于FBM模型的分维数提取方法对两组海杂波含目标信号进行处理，与利用脉冲回波相干处理以及变换法的分形处理方法相比，具有较好的效果。     

基于CHMM的雷达海面回波建模与分析方法

高分辨率雷达以低擦地角观测粗糙海表面时杂波幅度明显增强,产生海尖峰效应。海尖峰与平稳海杂波的统计特性差别显著,使用单一概率密度函数(PDF)的传统统计建模方法难以精确描述回波特性,尤其在回波中包含目标信号时,这种不适应更为严重。该文将连续型隐马尔可夫模型(CHMM)用于海杂波建模,把海面回波分为平稳海杂波、海尖峰和目标回波3个状态,使用高斯混合密度模型(GMDM)建立各状态观测值的连续PDF表达式,使用Baum-Welch算法对CHMM的参数进行计算和重估。同时,修正了基于GMDM的CHMM观测值状态联合概率公式,解决了GMDM参数迭代求解过程中的分母下溢出问题,为海杂波建模与分析提供了一种新的方法。最后对实际雷达采集数据的分析证明了该方法的有效性。     

杂波背景下机载雷达信号参数的射频隐身优化

在雷达探测目标的过程中,回波中杂波是影响探测精度的主要原因。为了保障机载雷达探测的准确性,需采用射频隐身技术帮助机载雷达抵抗杂波干扰。文章分析了杂波条件下机载雷达信号参数的射频隐身问题,探讨了杂波条件下机载雷达信号参数的射频隐身优化方法,为提升机载雷达射频隐身性能提供保障,让机载雷达有效应对杂波。     

杂波下机载雷达探测距离评估技术研究

影响机载雷达探测威力的主要因素包括杂波强度和飞行高度两个方面,在雷达研制时,通常在特定杂波环境和目标RCS背景下提出雷达探测目标最大距离指标,而在指标检测时,很难找到与背景相符的测试环境。基于单脉冲雷达探测距离方程,结合试飞试验的实际环境,对雷达探测距离杂波折算公式按照杂波和飞行高度条件进行了修正推导,并进行了数值仿真计算与分析。