海况对海面目标雷达回波的影响分析

海面自身随机多变的特性会对海面目标的雷达回波信号检测产生重要影响。文中利用分形方法对海面建模仿真, 模拟了五种不同的海况,基于雷达工作原理设计了一款雷达视频回波信号仿真软件,提高了仿真的逼真度和实时性。针对雷达散射截面(RCS)不同的舰船目标模拟仿真雷达回波,研究了海况对海面目标雷达回波的影响。结果表明:随海况等级的增加,海杂波噪声信号增强,RCS 相对较小目标的雷达回波会逐渐被海杂波淹没。海面目标雷达回波仿真软件既能用于分析海面及目标的电磁散射特性;同时,在目标检测与识别中会有重要应用价值。     

基于高斯短时分数阶Fourier变换 的海面微动目标检测方法

海上目标随海面颠簸导致姿态变化,引起回波功率调制效应,导致回波多普勒体现时变和非平稳特性.为此,本文将微多普勒理论应用于海杂波中弱目标检测,提出一种基于高斯短时分数阶Fourier变换(GSTFRFT)的海面微动目标检测方法.首先,建立海面目标的平动和三维转动回波模型;然后,基于海尖峰判别方法对回波信号进行数据筛选,改善信杂比,并采用GSTFRFT对微动信号进行增强处理,利用海面目标与海杂波的微动特征差异设计恒虚警检测方法;最后,通过GSTFRFT域滤波,提取信号的微动特征并得到瞬时频率.实测雷达数据仿真结果验证了算法的有效性,具有在强海杂波中检测微弱目标的能力.     

基于电磁模型的宽带雷达海杂波信号建模与分析

该文针对时变海洋面雷达回波信号模拟问题,建立了一种包含电磁散射机理与雷达波形调制特征的海杂波雷达回波信号模型.该模型首先建立一组具有时变特征的海面几何样本,通过对改进双尺度面元模型的加速处理,实现各时刻海面散射数据的高效模拟,并通过与测试数据的对比证实了电磁计算方法的准确性,然后采用子脉冲形式建立宽带回波信号模型,并以...     

分形模型在海上雷达目标检测中的应用

在海杂波背景下进行了有效的海上目标检测是相当困难的。本文研究了海上目标雷达问波与海杂波的分维特性，提出了一种基于海面散射分维特性的检测方法。该方法以处处连续而不可导的非平稳不规则信号模型－分数布朗运动作为数学模型，提取出海杂波与目标回波的多种分维参数，并利用其固的差异进行检测。该方法用于仿真的舰船雷达弱目标的回波，取得了较好的检测效果。     

前向散射雷达海面目标探测信号建模与分析

无人装备的兴起对当前海上防御造成了重大挑战,传统雷达成本高、系统复杂;前向散射雷达（FSR）具有结构简单、功耗小、成本低等优点,通过组网可以实现对海面要地目标大范围的探测监视。海浪的起伏变化和多径干扰会对海面目标的回波特性产生非常大的影响,本文分别给出了海浪起伏和多径干扰下目标的FSR回波信号模型,然后通过仿真实验对两种模型下目标的回波特性进行了比较,最终确定了多径干扰是低风速海浪下影响海面目标回波信号的最关键因素。      

基于时域弹跳射线法的海面复合目标近场回波仿真

雷达回波信号的获取对研究动态目标识别和雷达成像具有十分重要的意义。提出了一种基于时域弹跳射线法(Time Domain Shooting and Bouncing Ray, TDSBR)的动态目标回波仿真模型,用于模拟海上电大目标的近场雷达回波。该模型采用TDSBR方法直接在时域计算弹载雷达照射下的目标与海面近场复合散射特性,并结合“stop-go”方法模拟雷达与目标之间的相对运动,实现了弹载雷达照射下海上运动舰船目标的回波信号仿真。仿真结果表明,该模型可以有效呈现海面与海上目标的耦合效应,实现对目标速度和距离的预测,具有良好的精度和较高的效率,在海洋环境中弹载雷达的回波预测和目标检测中具有广阔的应用前景。     

基于动态RCS的舰船雷达回波仿真与分析

研究电大复杂目标的雷达散射截面(RCS)计算及雷达回波模拟仿真技术具有重要意义。基于物理光学法（PO）和弹跳射线法（SBR）设计了一款仿真软件,综合考虑海杂波和噪声的作用,计算舰船动态RCS及雷达回波。针对3种形状、大小不同的船模计算RCS值并仿真分析这些船模在不同场景下的雷达回波信号。仿真结果表明,相比设定RCS均值的方法,动态RCS计算方法更适合在复杂的海面情况中识别目标特性并提取有效信息。研究结果可为雷达系统仿真中的目标识别及电磁隐身技术提供可靠计算方法。     

海环境近场电磁散射特性模拟测量研究

实验室模拟测量是研究海杂波及海杂波背景下目标散射特性的一种有效手段,文中利用造波水池模拟生成海浪,并利用距离波门截取技术获取主波束照射区域内的海面回波,开展了海杂波的实验室模拟测量,该方法减少了造波池岸、天线旁瓣等的影响,测量的模拟海面散射系数及多普勒回波与海面实测结果较为一致。     

二维线性与非线性海面的宽带散射特性仿真及分析

该文基于加权曲率近似方法(Weighted Curvature Approximation, WCA),实现了对2维线性与非线性海面的宽带电磁散射信号的仿真,并通过大量的蒙特卡洛仿真研究了距离高分辨率条件下各距离单元内海杂波统计特性,特别是尖峰特性.研究结果表明,当雷达分辨率提高、雷达入射视线方向由侧风转向逆风、海面风速增加时,海杂波强度概率密度曲线(Probability Density Function, PDF)的长拖尾现象将更加明显.同时,非线性海面的宽带散射回波信号中出现尖峰现象的概率更高.此外,对海杂波统计分布曲线的拟合结果表明,与传统的K分布和Weibull分布相比,Pareto分布在较小擦地角条件下能够更好描述海杂波强度的统计特性.      

PD雷达导引头海杂波谱的建模与仿真

海上战场环境对于反舰导弹工作性能有着决定性的影响。文中结合反舰导弹不同的作战背景,采用距离环海面散射单元划分方法和结合实测数据修正后的海面散射系数等模型,对工作在脉冲多普勒体制下的雷达导引头海杂波进行了建模;仿真实现了主瓣杂波、副瓣杂波和高度线杂波频谱;仿真分析了海杂波的时域分布特性,以及不同的海况、极化方式、波段对海杂波频谱的影响,仿真结果与理论值相符,海杂波模型可用于海杂波环境下的目标检测等领域。     

基于门控循环神经网络的海杂波幅度预测

海杂波是雷达在海洋表面采集到的海面电磁散射回波.受海洋环境要素（风速、风向、浪高、浪向等）和雷达参数的影响,其幅度随时间具有随机起伏性,海杂波的幅度预测精度的提高有助于增加目标检测准确度.本文结合海杂波非高斯非线性的特点,提出了基于门控循环神经网络的海杂波幅度预测方法.通过对IPIX雷达和P波段雷达海杂波实测数据的预测分析,结果表明,本文方法相对已有传统方法具有更高的预测精度.     

低空雷达导引头海面目标检测性能分析

该文以雷达导引头低空检测海面目标为背景,综合分析了多径环境和海杂波环境对雷达导引头目标检测的影响。通过对目标回波、多径散射的镜反射、漫反射以及海杂波进行建模,结合具体场景,仿真分析了镜反射、漫反射以及海杂波对雷达导引头接收信号的影响,进而分析了多径散射和海杂波对雷达导引头检测不同大小目标时检测性能的影响效果。仿真结果表明:雷达导引头检测RCS低于1 m2的小目标时,海杂波是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于10 m2的目标时,多径效应是影响雷达导引头检测性能的主要因素;雷达导引头检测RCS大于104 m2的目标时,雷达导引头的检测性能不受海杂波和多径效应影响。     

基于INet的雷达图像杂波抑制和目标检测方法

强海杂波与海面目标的复杂特性使得海面目标回波微弱,有效的海杂波抑制和稳健快速的目标检测是雷达对海上目标探测需考虑的重要因素。然而,现有的海面目标检测算法对于复杂环境下的目标检测性能有限,环境和目标特性适应性差。该文设计了一种杂波抑制和目标检测融合网络(INet),通过层归一化-传递和连接方法提取关键目标特征,采用注意力网络抑制杂波和增强目标,构建跨阶段局部残差网络保证检测网络的轻量化和准确性。基于导航雷达在多种观测条件下采集的回波数据,构建了海面目标雷达图像数据集;通过模型的预训练和平面位置显示器(PPI)图像的帧间积累对INet进行了优化,得到了Optimized INet(O-INet)模型。经过多种天气条件下实测数据测试和验证,并与YOLOv3, YOLOv4,双参数CFAR和二维CA-CFAR对比后证明,所提方法在提高检测概率、降低虚警率和复杂条件下的强泛化能力有显著优势。      

多通道复杂海杂波模拟器设计

对海作战装备雷达系统在目标探测过程中接收到的回波信号既包含目标回波信号,也包含来自海面的反射信号,即海杂波信号。海杂波信号的存在严重限制了雷达系统对目标探测和识别能力,为正确评价雷达系统的相关性能,为雷达信号处理方案的选择提供理论依据,对海杂波信号的精确模拟与仿真已成为雷达信号处理领域中的重要课题,对提高对海作战雷达系统的性能具有重要意义。在此基础上,首先总结了海杂波信号产生的理论基础及相关模型,提出了一种多通道复杂海杂波模拟器设计思路及设计方案,最后给出了测试验证结果。     

采用改进型时频滤波的海杂波抑制方法

海洋环境下，海杂波具有明显的非平稳、非高斯特性，海杂波谱中心频率不固定、谱宽较宽，严重影响了雷达对海面目标的检测。传统的频域滤波器难以对复杂多变的海杂波进行有效抑制。本文通过分析海杂波的时频谱频率变化特征，定量计算各距离单元时频谱的中心频率平滑度，提出了采用基于时频谱能量分布的改进型时频滤波方法进行海杂波抑制。通过实测海杂波数据对杂波抑制效果进行分析，验证了该算法能够有效滤除海杂波信号和保护低速目标信号能量，提高目标信杂噪比，对提升雷达检测能力具有重要的作用。      

天波超视距雷达海洋回波谱特性研究

根据高频电磁波与海面相互作用产生Bragg谐振散射的特性,首先对一阶和二阶海杂波的产生机理进行了理论分析,然后结合Barrick提出的一阶、二阶散射理论对海洋回波谱进行了模拟。最后详细地研究了洋流、海态、雷达工作参数、电离层等因素对海洋回波谱的影响,并在天波超视距雷达体制下,建立了其海洋回波谱多普勒频率模型,为全面研究海杂波及天波超视距雷达目标检测提供了理论依据。     

雷达目标模拟器设计研究

为解决在雷达信号处理机研制过程中缺乏作战场景和回波输入的问题,提出了高置信度的雷达目标回波信号和战场复杂电磁环境设计方法。通过分析弹道导弹目标发射、飞行工作流程,设计了相应的雷达模拟器系统构架,确立了雷达面临的作战场景和回波信号、噪声、杂波、干扰的模型。基于复杂场景规划,利用图形处理器(GPU)处理平台实时产生雷达信号,生成高置信度的复杂电磁环境回波输出。该雷达目标模拟器的研制可以解决雷达研制过程中接口、功能和性能验证问题,为雷达提供更加真实和完备的测试场景,加快雷达系统研制进度,提升雷达的综合性能测试能力,具有很强的工程应用价值。     

舰面光电制导设备远程激光测距技术问题研究

针对舰面光电制导设备远程激光测距技术需要解决的海面杂波抑制、远程、快速低空小目标的回波信号稳定、精确提取问题,对海洋大气环境下的复杂海面背景及超低空海面杂波特性、全天时、全天候高灵敏度探测技术进行了研究,并对动态飞行目标激光测距回波距离数据波动性问题进行分析并提出了解决方案。