基于冗余小波变换的高频地波雷达目标检测算法

为了从高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar, HFSWR)信号生成的复杂距离多普勒(Range Doppler, RD)图像中准确提取运动点目标, 提出了一种基于冗余小波变换(Redundant Discrete Wavelet Transformation, RDWT)的RD图像点目标检测算法.该算法根据点目标与海杂波、电离层杂波等特征的差异, 首先在距离方向进行自适应RDWT以去除海杂波和地杂波, 并在多普勒方向进行自适应RDWT以去除电离层杂波; 然后利用图像形态学运算对背景噪声进行了抑制; 最后进行阈值自适应分割以得到点目标.实验结果表明:该算法能有效抑制RD图像中的海杂波、电离层杂波和背景噪声, 能从复杂的RD图像中实现点目标的有效检测, 其检测性能优于改进的恒虚警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)算法.     

基于奇异值分解的空域海杂波抑制算法

为实现对高频地波雷达(high frequency surface wave radar, HFSWR)一阶海杂波谱中目标的检测,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition, SVD)的空域海杂波抑制算法（简称空域SVD算法）. 空域SVD算法是利用海杂波较强的相关性,将邻近距离单元作为参考,对其阵列协方差矩阵进行SVD,估计空域的海杂波子空间和噪声子空间;再利用子空间的正交性,从阵列回波信号中去除其在海杂波子空间的投影分量,达到在空域抑制海杂波的目的. 该方法与现有的空域海杂波抑制方法相比,不需要预先知道海杂波的方位,利用阵列协方差矩阵的SVD来估计子空间,使得子空间的估计比较容易且准确,提高了输出信杂噪比(signal to clutter plus noise ratio, SCNR),有利于目标的检测.     

海杂波背景下基于FRFT的自适应动目标检测方法

本文主要研究了海杂波背景下微弱动目标检测问题,将基于统计理论的LMS算法和基于分数阶Fourier变换的动目标检测方法相结合,引入到海杂波微弱动目标检测中,并在此基础上提出一种分数阶Fourier域自适应动目标检测算法.首先建立了时变幅度的动目标检测模型,采用峰度检测的方法,通过计算目标回波分数阶Fourier域幅值的峰度值,分级迭代运算,确定最佳变换角度,既保证了参数估计精度,又降低了计算量.然后,构造分数阶Fourier域自适应谱线增强器,抑制海杂波,提高信杂比;将泄漏因子引入到加权矢量的迭代公式中,降低记忆效应对谱线增强器的影响;并对自适应步长进行功率归一化,提高收敛速度;输出信号在分数阶Fourier域与门限进行比较后判断目标的有无,估计出目标的运动参数.最后,采用X波段IPIX雷达海杂波数据进行验证,结果表明算法具有较快的收敛速率和较小的均方误差,在低信杂比条件下(sCR=-5dB)具有较高的检测概率(Pd=0.9),证明了算法的有效性和稳健性.     

一种改进的基于峰值信噪比-高阶奇异值分解的天波超视距雷达自适应海杂波抑制算法

天波超视距雷达(OTHR)舰船目标的检测性能受目标区海杂波的影响严重,准确且自适应的海杂波抑制效能对改善低可探测舰船目标的检测性能意义重大。该文针对基于高阶奇异值分解(HOSVD)的海杂波抑制算法非自适应机制的不足,通过引入峰值信噪比(PSNR),提出一种改进的基于PSNR-HOSVD的自适应算法。该算法仅利用第3等效模式展开矩阵的左奇异向量构造一个投影矩阵,相比于HOSVD算法,该文算法可有效降低计算复杂度,同时由于海杂波仅在第3等效模式展开矩阵的列空间中具有聚集特性,因此该文算法具有比HOSVD算法更好的海杂波抑制性能。实测数据处理结果表明,在电离层状态理想和非理想的情况下,该文PSNR-HOSVD自适应算法的性能均优于EVD自适应算法和HOSVD非自适应算法。     

基于时频分析的高频地波雷达目标检测算法

为提高海事监测中高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar,HFS-WR)对运动目标的检测准确率,提出了一种基于频谱细化和小波尺度谱重排时频分析的运动目标检测算法.对HFSWR的接收信号进行频率细化处理以提高后续时频分析的频率分辨率;然后,进行基于Morlet小波的时频分析以提取目标的时频分布特征,为提高时频分布的集中性和抑制交叉项干扰,对小波尺度谱进行重排;根据得到的时频分布特征实现可疑目标区的精确检测.实验结果表明:该算法能有效检测多普勒频率相差很小的运动目标以及海杂波附近的运动目标,可用于对常规目标检测算法无法判定的可疑目标区域进行精细、准确的目标检测与分析.     

OTHR短CIT条件下自适应舰船目标检测方案

针对在短相干积累时间（CIT）条件下,天波超视距雷达（OTHR）的多普勒频率分辨力和相干积累处理增益降低,导致对低可探测大中型舰船目标检测性能下降的问题,提出一种综合自适应海杂波抑制、重构并检测舰船目标信号的PHM方案。该方案首先利用峰值信噪比（PSNR）-高阶奇异值分解（HOSVD）算法进行自适应海杂波抑制,使信号稀疏化并减少后续检测环节中的虚警;然后利用改进的正交匹配追踪（MOMP）算法进行重构和检测舰船目标信号,改善对目标的检测性能,并提升检测结果中舰船目标的多普勒频率准确度。仿真分析和实测数据处理结果验证了PHM方案的有效性。      

两种海杂波背景下的微弱匀加速运动目标检测方法

该文研究了线性调频(LFM)信号和单频信号分数阶Fourier变换(FRFT)模函数的一些性质,根据这些性质提出了两种基于FRFT模之差的海杂波背景下匀加速运动目标检测的新方法。一种方法利用接收信号与其延时信号的FRFT模之差,另一种方法利用接收信号正旋转角的FRFT模与负对称旋转角FRFT模的镜像之差。两种方法能较有效地抑制海杂波,对信杂比有一定的改善,在低信杂比下具有较好的检测效果。对实测海杂波数据进行仿真,证实了两种方法的有效性。     

海杂波背景下漂浮小目标检测新算法

针对海杂波背景下漂浮小目标检测问题,提出一种海杂波背景下漂浮小目标检测新算法.利用互补自适应噪声集合经验模式分解-鲁棒性独立主成分分析与Savitzky-Golay滤波算法(EEMDCAN-Robust ICA&SG)联合去噪算法处理海面回波信号,对重构信号用改进蝙蝠算法优化KELM模型做混沌预测.实验结果表明:新算法在不破坏海杂波混沌特性的前提下,极大地抑制了海杂波.在同等条件下,与传统混沌预测算法相比,训练时间短、预测精度高.新算法的检测性能稳定,低信杂比下的检测性能显著优于传统算法,证明新算法能快速实现对漂浮小目标的有效检测.     

海杂波FRFT域分形特征判别及动目标检测方法

该文研究了海杂波在分数阶Fourier变换(FRFT)域的分形特征,提出了一种基于分形特征差异的联合动目标检测方法。首先,分析了海杂波数据在FRFT域的统计特性,通过对不同极化方式下分形曲线的仿真分析,得到海杂波在FRFT域满足自相似性。其次,给出了分形参数的提取方法和无标度区间,并分析了变换阶数对分形参数估计的影响。最后,利用临近距离单元或临近时刻的雷达回波信号在FRFT域的分形维数和斜距的差值作为检测统计量,经不同极化方式下的海杂波数据验证,表明算法不仅具有良好的微弱动目标检测能力,而且能够准确估计目标的运动状态。     

稳健的机载预警雷达多通道海杂波抑制方法研究

在机载预警雷达对海洋背景运动目标的探测过程中,雷达平台的高速运动状态使得海杂波多普勒谱发生严重展宽现象,影响目标的检测性能.针对此问题,空-时自适应处理是一种有效的杂波抑制技术,该技术利用杂波的空-时2维耦合特性进行杂波抑制.但相对于陆地杂波而言,海杂波的内部复杂运动特性使得杂波空-时谱发生展宽现象,导致杂波多普勒频率与空间锥角不再保持一一对应关系,从而影响杂波抑制效果.针对海杂波的运动特性,该文提出一种稳健的基于子空间投影的杂波抑制处理算法,所提算法通过滤波凹口自适应展宽技术和先滑窗滤波后自适应处理技术来提高杂波抑制的稳健性.最后通过仿真的海杂波数据和实测海杂波数据验证了所提算法的有效性.     

海杂波FRFT谱的多重分形特性与目标检测

本文主要研究海杂波在分数阶傅里叶变换（FRFT）域所表现出的多重分形特性及其在海杂波目标检测中的应用。由FRFT数学定义的尺度性质可推得,自相似过程在某一变换阶数下的FRFT谱在各尺度下不具有统一的自相似特性。针对这一特性,本文将多重分形理论引入到对海杂波FRFT谱的自相似结构分析中并研究FRFT域多重分形参数的影响因素,经S波段和C波段雷达实测数据验证表明,海杂波FRFT谱具有多重分形特性且FRFT域广义Hurst指数对海杂波和目标具有良好的区分能力。在此基础上,本文利用FRFT域广义Hurst指数与双参数恒虚警检测器相结合设计海杂波中目标检测方法并分析检测性能,结果表明本文所提方法相比于经典的时域分形检测方法具有较明显地性能提升。      

海杂波背景下小目标检测性能研究

由于海杂波的非高斯特性,对海雷达的性能分析非常复杂.文中首先分析了海杂波分布特性,然后对不同的检测方法进行了比较,最后仿真了海杂波背景下小目标检测能力.仿真结果对于工程应用具有重要参考价值.     

快速波束扫描检测技术在机载海面监视雷达中应用效能评估

机载海面监视雷达采用快速扫描和扫描间检测前跟踪相结合的技术进行强海杂波背景中慢速运动小目标检测。该技术对于长相关时间的“海尖峰冶可以达到较好的抑制效果,但在噪声区的检测威力会有一定程度的下降。首先,对不同扫描速度条件下杂波区检测性能得益进行了定量分析;然后,从三个方面对该技术在噪声区的的检测损失进行了评估;最后,综合杂波区检测得益和噪声区检测损失两个方面的因素,给出了机载海面监视雷达工作方式设置及组合应用的建议。相关研究对于机载海面监视雷达总体设计具有重要指导意义。     

基于SVD的高频地波雷达干扰与杂波抑除算法

该文针对高频地波雷达探海工作期间高频干扰严重海杂波强的特点,干扰抑制时引入海杂波约束条件,对自适应阵列波束形成方法进行了改进,防止干扰抑制后回波中一阶海杂波时域相关特性发生破坏而在频谱上虚假展宽。然后,使用干扰抑制结果构造时域采样矩阵,由奇异值分解(SVD)方法获得积累期间一阶海杂波频率的变化历程,通过矩阵特征分析将一阶海杂波滤除。最后,使用OSMAR2000实测数据检验了本文算法的有效性。     

海杂波背景下基于FRFT的多运动目标检测快速算法

针对海杂波背景中多运动目标检测问题,建立了目标检测和参数估计模型,结合小波包变换（WPT）的多尺度分辨能力和分数阶Fourier变换（FRFT）对线性调频（LFM）信号良好的能量聚集性的特点,提出了一种应用小波包变换的FRFT域动目标检测算法。算法采用“最小Shannon熵”标准确定最优小波树,利用阈值删除技术,对不同频段信号进行滤波,达到抑制海杂波的目的;经分数阶Fourier变换后,取峰值的绝对值作为检测统计量,与门限进行比较后判断目标的有无。采用分级迭代运算的方法估计目标参数,大大提高了运算速度,降低了运算量;借鉴“CLEAN”思想,有效地解决了强目标对弱目标的遮蔽影响。经X波段实测海杂波数据验证,算法具有良好的检测海杂波中微弱动目标的能力。      

机载对海雷达杂波抑制性能分析

为确保能够在海杂波背景中检测小目标,必须采取有效的杂波抑制方法。文中首先通过理论分析和实测数据验证,分析海杂波对检测虚警率的影响,研究分析表明若采用特定门限系数,不同海况下的虚警分布有非常大的差别。在前述分析的基础上,本文对扫描间积累的效果进行了仿真和实测数据验证,比较了不同二进制积累逻辑下的杂波抑制效能。仿真和测试结果均表明扫描间积累可实现虚警率的有效控制,而且随着积累时间的增加,杂波抑制效果更为理想。