对海监视雷达杂波的建模及仿真

杂波是雷达回波信号的重要组成部分,研究中常用幅度概率分布模型和相关谱型来描述。采用零记忆非线性变换法(ZMNL)进行建模设计,生成同时满足幅度分布条件和相关特性的随机序列,并将模拟杂波数据的概率密度和功率谱与理论曲线对比,进一步验证 ZMNL 法杂波建模的有效性和准确性。最后针对海航大学对海探测的雷达回波实测数据,进行海杂波和云雨杂波回波的幅度概率分布和功率谱的分析。     

相关K分布海杂波的建模与仿真

讨论了相关K分布海杂波的建模与仿真。在任意给定杂波的功率谱条件下,首先采用频域变换法产生相关高斯随机序列,然后利用K分布杂波序列的自相关函数和相关高斯序列的自相关函数之间的关系,采用修正的无记忆非线性变换法,产生了具有高斯谱和立方谱的相关K分布随机序列。通过仿真证明了这种方法的有效性。     

海杂波AR谱多重分形特性及微弱目标检测方法

该文研究了海杂波功率谱的多重分形特性。为了克服频谱傅里叶分析的缺点,用现代谱估计的方法来计算海杂波的功率谱。AR模型是一个线性预测模型,它通过序列的自相关函数矩阵来估计功率谱,并且具有更精确的频谱分辨率。该文主要分析基于AR谱估计的海杂波功率谱的多重分形特性,以及在微弱目标检测中的应用。首先,以分数布朗运动(FBM)模型为例,证明其功率谱具有多重分形特性。其次,根据X波段雷达的实测海杂波数据,通过多重去趋势分析法(MF-DFA)验证了海杂波AR谱的多重分形特性。最后,分析了海杂波AR谱的广义Hurst指数以及影响参数,并提出一种基于局部AR谱广义Hurst指数的目标检测方法。实验结果表明,该种检测方法具有海杂波背景下微弱目标检测的能力。与现有的分形检测方法和传统的CFAR检测方法对比,该算法在低信杂比情况下具有较好的检测性能。     

非中心化chi平方伽玛分布杂波模型

韦布尔和对数正态分布雷达杂波模型可描述海杂波的分布,但实现模型不同,且不能对杂波物理成因做出合理解释.这里提出一种非中心化chi平方伽玛分布模型,可精确地模拟海杂波,概率分布特性可与上述两者接近,并且能从物理含义说明杂波产生机理.模拟结果的概率密度分布和功率谱密度估计显示出这种模型具有很好的性能.     

随机粗糙海面的多路径海杂波频谱数值模拟

海杂波干扰影响雷达制导性能,对各海况物理条件下海杂波的数值模拟可用于实验室海杂波仿真、制导雷达的设计、监测性能的分析等.本文采用一种海面起伏双尺度近似模型进行多路径海杂波频谱的数值模拟,通过谱拟合模拟时变随机粗糙海面,计算收发高度和间距给定条件下海面多路径有效散射面积,计算接收点电场强度、雷达双站散射系数以及接收点功率谱密度(海杂波频谱).     

远程预警雷达海杂波信号仿真

研究了远程预警雷达海杂波的建模、仿真及实现问题.结合远程预警雷达在应用中距离分辨率和入射余角的实际特点,建立了海杂波幅度分布和功率谱的模型.其幅度分布采用相干相关K分布模型,功率谱采用高斯模型.信号产生方法采用球不变随机过程法.仿真结果证明了模型和算法的有效性.     

一种基于最大熵谱估计原理的可编程雷达杂波模拟器

本文分析了雷达杂波回波的性质和特点,指出在短序列的条件下,用参数谱估计法来建立杂波模型比周期图法更为合理,由杂波模型实现杂波模拟也更为方便。在此基础上,本文提出了一种雷达杂波模拟器,采用性能优良的参数潜估计法——最大熵谱估计法,对已知模型和未知模型的杂波序列进行谱估计,用谱估计得到的参数集构成自回归杂波形成滤波器。实现了雷达杂波的可编程模拟。本模拟器可以模拟各种平稳的和非平稳的雷达杂波功率谱,因而可用于MTI,DMTI,ADMTI,MTD等信号处理器的性能指标测试。     

基于K分布舰载雷达海杂波仿真方法研究

海杂波的仿真对杂波环境下舰载雷达性能的研究具有重要意义。介绍了海杂波仿真的有关概念,研究了基于K分布海杂波的建模及实现方法,建立了一个较为准确的舰载雷达海杂波幅度分布模型和功率谱模型,最后以Matlab为平台给予了仿真实现,仿真数据与理论曲线吻合较好,仿真算法有效可行。结果表明,该方法可以有效地模拟舰载雷达海杂波特性,为雷达信号处理器的设计奠定了基础,该方法具有较高的估计精度和很好的工程实用性,对于雷达海杂波建模与仿真及其背景下目标检测研究具有现实意义。     

基于ZMNL的相关广义复合分布雷达海杂波仿真

在现代雷达体制中,广义复合分布模型更适用于描述雷达海杂波的幅度分布特性。在海杂波的仿真中,准确、高效地模拟海杂波,对雷达信号处理和海面目标检测具有重要的现实意义。文中讨论了广义复合分布海杂波模型,提出一种基于零记忆非线性变换的相关广义复合分布海杂波仿真的新算法,该新算法采用独立产生杂波序列的幅度与相位的方法,可以避免求解复杂的非线性方程,具有运算量小的特点。仿真实验结果表明了该方法的准确性和可行性。     

基于FPGA的杂波模拟系统的设计与实现

首先介绍了常用的杂波模型,利用ZMNL对地基雷达中常见的地杂波、海杂波进行建模,并基于FPGA分别实现了地杂波、海杂波实时模拟;最后对模拟数据进行分析,给出了模拟杂波数据的概率密度和功率谱密度曲线,与理论值对比得到了与理论值吻合的结果,验证了系统的有效性和准确性,为实验室的雷达系统调试提供了逼真的杂波环境,减少了研制成本。     

X波段小擦地角海杂波WW分布建模

为了更好地描述X波段小擦地角海杂波建模中出现的重拖尾现象,研究WW分布建模方法及其统计特性,进而改善统计分布模型对海杂波数据的拟合效果。基于X波段海杂波实测数据,分析在不同海况和极化方式下两重韦布尔(WW)分布对海杂波实测数据的拟合效果。通过其与韦布尔分布、对数正态分布、K分布等统计分布模型拟合优度检验的对比,表明WW分布可以很好地拟合具有重拖尾现象的海杂波数据。此外,WW分布能够在不同极化域内准确地描述海杂波的统计特性,具有较好的海杂波幅度分布统计建模能力。     

基于实测数据的分时全极化雷达海杂波分布研究

首先基于IPIX分时全极化雷达的海杂波实测数据,分析了瑞利分布、韦布尔分布、对数正态分布和K分布对实测数据的拟合效果,发现对数正态分布拟合水平极化接收通道的杂波数据效果较好,K分布拟合垂直极化接收通道的杂波数据效果较好,但是仍然存在海杂波"拖尾"区域拟合不理想的情况.为此,假设海杂波中的布拉格散射体的回波服从K分布,离散海尖峰的回波服从对数正态分布,海杂波整体服从K分布和对数正态分布的叠加混合分布,提出了一种具有闭式表达式的混合分布,以改善海杂波分布"拖尾"部分的拟合效果.实测数据分析表明,本文提出的混合分布对海杂波幅度分布的拟合效果优于对数正态分布和K分布.     

基于深度生成对抗网络的海杂波数据增强方法

海杂波数据稀缺,获取海杂波数据成本高、周期长,极大地限制了海杂波特性研究及海洋遥感应用。该文主要研究了基于深度生成性对抗网络(GAN)的海杂波数据生成方法,通过扩展传统的GAN框架,形成了1维海杂波数据生成和鉴别模型,基于实测海杂波数据集,进行对抗网络生成和鉴别模型训练,分析了生成模型所生成的海杂波数据的幅度分布特性和时间、空间相关性。基于实测数据验证了该方法能够生成更多、更多样、与真实海杂波数据分布相近的海杂波数据。     

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.     

基于ZMNL的K分布海杂波仿真

对K分布海杂波的建模与仿真进行了研究,给出了一种基于零记忆非线性变换的K分布海杂波序列产生方法和步骤,首先产生相关的高斯随机过程,然后经过某种非线性变换得到所求的相关随机序列。在滤波器的设计中,通过引入粒子群优化算法对参数进行了优化,以达到更好的效果。最后仿真产生了相关K分布的雷达海杂波,结果表明该方法是有效的。     

高分辨率雷达的海杂波特性研究

海杂波特性的研究对于海用雷达设计至关重要。基于海杂波散射机理,深入分析了高分辨雷达的海杂波幅度分布特性、相关特性和谱特性。在此基础上,对一维海杂波进行了仿真分析,仿真结果对工程实现具有较高参考价值。同时对二维海杂波的仿真进行了初步探索。     

地海面复合场景的杂波建模方法

地海杂波对采用前视以及下视成像的机载、弹载雷达具有十分重要的影响,对港口成像,会同时受到地杂波和海杂波的影响。文章提出复合场景杂波的后向散射系数模型,推导了复合场景杂波的幅度分布公式,并对由对数正态杂波与韦伯杂波组成的复合杂波分布进行了仿真。仿真中,地海杂波功率比选取了0.001到50之间的一系列典型值,并将不同情况下复合杂波的幅度分布与单一对数正态分布模型和Weibull分布模型得到的杂波分布进行了比较,结果表明二者的复合杂波分布依赖于二者的功率比。     

基于多普勒谱特征的海杂波背景下小目标检测

海杂波中的小目标检测是雷达信号处理中较为复杂的问题之一。该文在分析海杂波多普勒谱特性的基础上,提出了基于联合瑞利分布的海杂波多普勒谱统计模型和描述多普勒谱扩展程度的波形熵特征,并给出了海杂波背景下的小目标检测算法。基于加拿大IPIX雷达实测数据的检测结果,证实了文中算法的有效性。     

低掠射微波雷达的海杂波多方位幅度特性分析

雷达处于低掠射角探测时,干涉、衍射以及遮挡等效应导致电磁波与海面的相互作用更加复杂,海杂波的非均匀、非高斯、非线性特性明显,使得海杂波建模难度大,同时,雷达海杂波在多方位下的特性是否存在差异也是一个问题,进一步增大了低掠射条件下海杂波的认知难度。为了提高海杂波的建模精度和多方位特性的认知,亟需开展低掠射雷达海杂波的多方位幅度特性分析。本文利用低掠射机载雷达数据,围绕雷达的低掠射和多方位两个特点,开展了多方位海杂波的幅度特性差异分析,在此基础上,利用多个海杂波模型对低掠射、多方位下的海杂波进行拟合优度分析。实现了低掠射角条件下海杂波的多方位特性差异认知,包括不同方位下的带宽、功率和最优海杂波模型。实验结果表明,雷达前视状态带宽最窄,侧视最宽;右侧视时的海杂波功率大于左侧视,且正侧视时最大;对于多方位下的最优海杂波拟合,雷达前视时推荐G0分布,而侧视模式下,海杂波更接近K和GΓD分布。