海杂波数据的多重分形谱分析

由于海杂波的复杂多变性,多重分形谱被用来分析舰载雷达海杂波数据。从距离向观察纯净的海杂波数据,把有完整起伏的波包作为一个分析单元,通过单独和组合的方式进行多重分形谱分析,谱曲线均表现出很强的相似性。使用分段谱分析和整帧谱分析方法对复杂背景环境(包含人工目标和地杂波)中的海杂波进行研究,表现出与纯净海杂波不同的特性,可用于海杂波仿真和抑制。     

实测海杂波频域分形特性分析

该文主要研究海杂波在频域中的分形特性以及不同参数对频域分形特性的影响。首先,该文以分数布朗运动(FBM)为例,较为系统地阐述了在时域FBM具有分形特性的前提下,FBM频谱也具有分形特性。然后,采用X波段与S波段实测海杂波数据验证频域中海杂波的分形特性,并分析了不同参数对频域海杂波分形特性的影响。结果表明,实测海杂波频谱在统计意义下满足自相似条件,具有分形特性,且频域分形特征对海杂波与目标回波表现出一定的可分性,具有在海杂波微弱目标检测中应用的潜力。     

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。     

扫描模式海杂波中目标的多重分形检测

主要研究雷达扫描模式下海杂波的局部多重分形特征以及多重分形理论在雷达目标检测中的应用。目前绝大多数研究都是建立在雷达工作在驻留模式基础上的,而当雷达工作在扫描模式时,由于采样点数不足,一般难以运用分形理论来解决目标检测问题。将多重分形理论应用到雷达周期扫描所得回波序列中,解决采样点不足的问题,并运用模糊集理论中模糊决策的方法进行目标检测。最后,采用X波段与S波段海杂波实测数据进行验证并分析其目标检测的性能,实验结果表明文中所提检测方法对海杂波和目标具有良好的分类能力。     

海杂波的多重分形关联特性与微弱目标检测

该文研究了海杂波的多重分形关联特性及其在海杂波微弱目标检测中的应用。多重分形关联是对多重分形单点统计的推广,研究具有不同奇异性强度的两点之间的空间关联特性。该文首先从多重分形理论引出多重分形关联理论,给出了多重分形关联谱的计算方法,然后,以多重分形关联谱为特征进行相似度分析,并把目标检测问题归为一个二元分类问题,采用支持向量机(SVM)进行目标检测。最后,采用不同波段、不同极化方式和不同分辨率条件下的实测海杂波进行验证,结果表明,本文所提方法具有良好的微弱目标检测能力。     

S波段雷达实测海杂波混沌分形特性分析

S波段海杂波信号表现了非线性和频谱时变性,传统的谱分析方法,无法反映该信号在时间上的演化规律。该文首先引入分形布朗运动模型,基于S波段雷达实测海杂波数据,计算了该分形模型的海杂波Hurst指数,进而求得了其分形维数。然后利用经典的Rosenstein方法,计算了S波段实测海杂波的最大Lyapunov指数,从而证实了S波段雷达海洋回波信号具有混沌分形特性。最后进行了计算机实验,验证了本文的结论。该文的工作为S波段海洋雷达的目标探测提供了一种新的途径。     

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。      

基于N分随机乘法模型的多重分形海杂波仿真

2分随机乘法模型的倍乘因子的分布要求是关于1/2对称的,所以基于此模型仿真出海杂波数据的多重分形谱函数形状比较受限制。该文在分析2分随机乘法模型构造过程的基础上,提出N分随机乘法模型,它是2分随机乘法模型的推广,但却突破倍乘因子分布关于1/2对称的限制,更利于仿真具有期望形状的多重分形谱函数的海杂波数据。理论推导和实验结果均表明倍乘因子的分布决定多重分形谱函数的形状。     

基于实测数据的海杂波特性分析

海杂波特性分析是进行海面目标检测算法优化设计和雷达性能预测的先决条件,文中对实测海杂波数据的统计特性和混沌特性进行了全面分析,进一步加深对海杂波的认识和了解。分析结果表明,所录取的数据符合K分布统计特性;根据现有的混沌特性判断准则,在一定程度上可以认为海杂波是具有混沌特性的,并利用Volterra滤波器构造一个非线性预测模型,验证了海杂渡是局部可预测的。     

基于实测海杂波特性分析

为使对海雷达更好地处理海杂波,本文在介绍了W eibull分布和K分布特点和参数估计方法的基础上,应用实测海杂波数据,比较了不同海况下分布模型参数计算算法的优劣性。针对不同的海态,可以采取相应的海杂波处理方法。     

基于高尺度分形差量的海杂波背景下小目标检测

为了降低复杂海情对海杂波背景下小目标检测的影响,提高微弱信号检测准确度,文中采用多重分形去势波动分析法分析了海杂波数据在高尺度条件下的分形特性,将分形尺度q 扩展到[-30,30],对多重分形参数H(q)的估计进行了研究,得到了高尺度分形差量驻H(q),分析了尺度q 的选取对驻H(q)的影响,提出了一种基于高尺度分形差量的海杂波中小目标检测方法。实验结果表明:IPIX 海杂波数据的分形特性受到海情和雷达极性的影响,选择高尺度指数q 时,所提方法能够有效地区分动目标与纯海杂波之间的分形差异性,降低海杂波背景下小目标检测对海情的依赖性,相较于单尺度去势波动分析检测方法,大部分海情的检测门限提高了40% 以上,发挥了海杂波数据在高尺度多重分形上的优势。     

实测海杂波数据的多普勒谱特性

针对海杂波背景下目标检测问题的实际需要,采用两种不同波段、不同极化的实测数据,对海杂波的多普勒谱特性进行了分析和建模。首先对海表面的散射模型和多普勒谱的产生机理进行了简要的介绍。其次,从时间相关性分析的角度入手,揭示了多普勒谱的特点。然后,通过非参数化的Welch方法进行谱估计,重点分析了极化对多普勒谱的谱宽、偏移、对称性、动态范围以及拖尾的影响,并进行了机理解释。最后,分别采用高斯模型、AR模型和谐波模型对多普勒谱进行建模和拟合。结果表明,谐波模型能得到最优的拟合效果。文中的研究结论可以为目标检测算法提供先验信息和理论依据,在实际应用中具有重要的借鉴价值。     

基于实采数据的海杂波与气象杂波模拟

雷达模拟器中杂波信号的逼真程度对雷达职手的训练质量起着至关重要的作用.如果海杂波和气象杂波的数学模型产生的模拟信号不够逼真,就无法满足雷达职手的训练要求.文中根据训练态势中设定的自然环境条件,对外场实验中采集到的真实杂波数据进行位置和强度上的处理,从而产生满足战术训练要求的海杂波和气象杂波信号.由雷达模拟器的终端显示可知,该方法产生的海杂波和气象杂波信号具有很高的逼真度,可以满足雷达职手的训练需要.     

海杂波与噪声分界分析

基于海杂波与噪声分界是对海搜索雷达探测海面小目标的一项关键技术,首先分析了高分辨雷达的海杂波与噪声的分布关系,然后提出了通过在距离维进行开窗,利用滑窗统计方差来搜索海杂波与噪声分界点的方法,最后通过实测数据分析,验证了分界算法的可行性,分析结果对工程应用具有一定的参考意义。     

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。     

实测海杂波数据的统计拟合优度分析

海杂波的不同分布模型对杂波内目标检测方法与性能评估有着重要的现实意义,统计模型的参数估计及拟合优度分析则显得尤为重要。从常规的卡方检验(Chi-square)、柯尔莫诺夫-斯米尔诺夫检验(K-S)、均方误差检验(MSD)与修正均方误差检验(MMSD),提出分段最小均方误差检验(Segmented MSD),对海杂波幅度统计分布模型分成多个不同的函数区间,并在每个区间上进行最小均方误差检验拟合,从而达到参数估计和拟合的局部最优,为后期检测方法的选择提供更好的依据。     

基于去趋势波动分析的多普勒域海杂波分形分析

相对于粗糙海洋表面,海面小目标的后向散射比较微弱,导致了海杂波背景下的微弱目标很难检测。由于海面目标和海面波浪在速度上的差异,多普勒频率成为海面微弱目标检测可以利用的一个有效线索。近年来分形几何在海杂波分析方面有了比较深入的研究。将多普勒频率和分形几何概念相结合,将有助于对海面杂波背景下的微弱目标进行检测。去趋势波动分析是提取分形对象分形参数的有效工具。通过去趋势波动分析,对多普勒域海杂波进行分形参数提取,利用不同距离单元分形参数的不同可以有效地判断微弱目标存在。最后,利用IPIX实测雷达数据对所提算法进行仿真实验,实验结果表明,该方法能够有效判断海面微弱目标存在。