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.     

形态学滤波与组合时频分布跳频信号参数估计

针对跳频信号参数估计中平滑类维格纳分布（WVD）运算量大和时频分辨率下降等问题,提出一种基于形态学滤波与组合时频分布的跳频参数盲估计方法。该方法首先利用短时傅里叶变换（STFT）和维格纳分布得到跳频信号的组合时频分布,然后通过形态学滤波得到清晰的时频图,进而估计出跳周期、跳变时刻和跳频频率等参数。理论分析和仿真结果表明,与直接利用平滑伪维格纳（SPWVD）进行跳频参数估计相比,该方法计算量更小,估计精确度更高。     

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.      

海杂波的K-分布建模与仿真

海杂波的建模与仿真是雷达环境模拟的重要部分。仿真得到的海杂波数据良好与否是雷达设计及雷达信号处理的关键。通常采用复高斯过程的方法来对雷达杂波建模,在幅度上等价于瑞利分布。然而,随着现代雷达分辨率的提高及/或在低入射余角的情况下,测量到的海杂波幅度的概率密度函数(PDF)呈现出与瑞利分布很大的偏差,而与K-分布模型比较吻合。该文利用K-分布对海杂波进行建模与仿真,从统计学的观点出发理解海杂波的特性,以期能提高海杂波的检测性能。     

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。      

基于时频脊-Radon变换的海面小目标检测方法

针对海杂波背景下雷达对海面弱小目标探测技术难题,提出一种基于时频脊-Radon变换的帧平滑双特征检测方法。该方法首先采用分块白化方法对海杂波进行抑制,根据抑制后海杂波单元与目标单元在时频域二维平面呈现的不同能量分布特征,对时频脊做Radon变换并在变换域特征空间中提取出峰值和频宽特征。考虑到实际雷达采用的相干脉冲数通常较少（大多情况下为64个或更少）,易导致特征不稳定,进而影响海杂波与目标可分性,为此,通过多帧扫描历史数据和当前帧数据的综合应用,对特征做帧平滑处理以增强可分性。最后采用凸包分类算法,在双特征平面进行融合检测。经2级和4级海况实测数据验证,在同等参数条件下,本文检测方法相比已有基于时频三特征的检测方法、频域CFAR检测方法和分形特征检测方法具有更好的检测性能。      

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。     

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。     

实测海尖峰特性分析及抑制方法

在高分辨率、低擦地角、高海况以及HH极化工作方式下,雷达回波强度会明显增强,容易产生海尖峰,使得海杂波具有高幅值、非平稳和非高斯等特点,严重影响雷达对海面微弱动目标的检测.为此,该文提出一种海尖峰抑制方法,首先,给出了海尖峰判别和筛选方法,在此基础上,分析了海尖峰的幅值特性、时间相关性、多普勒谱和分数阶功率谱特性;其次,通过剔除背景中的海尖峰并选取最小平均功率水平的背景杂波作为待检测数据,能够抑制海杂波,改善SCR;最后,实测数据的实验结果验证了该方法的有效性.      

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。     

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。     

X波段雷达实测海杂波的特性分析

舰载雷达和海岸警戒雷达的目标检测和跟踪性能与海杂波密切相关。对X波段雷达实测海杂波进行了功率谱密度和相关分析,得到了一些有益的结果。与VV极化相比,HH极化的海尖峰特性更明显;与HH极化相比,VV极化海杂波的功率谱密度具有更窄的带宽,且衰减得更快。而HH和VV极化海杂波具有相似的相关性,但HH极化的相关系数要比VV极化的要小。得到的结果对雷达目标检测与识别具有一定的借鉴意义。     

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。     

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。     

海面目标ISAR成像的杂波仿真与抑制

对海面目标进行ISAR成像时,会受到海杂波的影响。文中分析了ISAR成像中海杂波的统计分布模型、时间相关特性和空间相关特性,给出了一种相参杂波的仿真方法,并提出了一种ISAR中的杂波抑制算法。仿真算法利用球不变随机过程产生K分布相参杂波,并通过两次线性变换,使得杂波满足给定的时间和空间相关特性。为抑制ISAR信号中的海杂波,本文应用恒虚警检测技术,在预处理的ISAR像上设定一个适当的门限,以保留散射点信号、滤除杂波。最后,仿真结果证明了该算法的有效性。