基于自适应时域处理的展宽海杂波背景下目标检测

摘要

天波超视距雷达具有探测范围远、监测范围大等优点，是预警系统的重要组成部分；同时也是各国监测海洋专属经济区的常用手段。然而对于低速运动的目标的检测问题，由于电离层相径扰动的存在使得海杂波回波谱展宽，又由于舰船目标的Doppler频移和海杂波一阶布拉格峰频率相差不大，导致展宽的海杂波极易淹没舰船目标，严重影响天波雷达对舰船目标的探测能力。海杂波展宽的原因除了电离层相径扰动之外还有电离层造成的多径传播、多模传播、幅度衰落等，这些因素往往和电离层相径扰动叠加在一起，使得海杂波多普勒谱展宽的原因非常复杂，给展宽海杂波的抑制和被展宽海杂波淹没目标的检测带来巨大障碍。以往对展宽海杂波回波谱的抑制主要采用对电离层相径扰动进行补偿校正的方法，这类方法往往仅在慢相径扰动的情况下才能取得一定的效果。然而，实际工程中海杂波展宽的原因不仅仅是由于存在慢相径扰动，这导致这类算法的应用受到极大限制。
　　进入二十一世纪，美国 Duke大学从广义似然检测的角度出发对被展宽海杂波淹没的舰船目标进行检测，将自适应匹配滤波等算法应用到天波体制雷达系统中，通过从临近距离分辨单元选择杂波训练样本实现对展宽海杂波的抑制。然而这类算法存在两个显著缺陷，一是运算复杂度较大，不符合实时性运算要求；二是对天波雷达来说，由于其距离分辨力较差，加上海态变化等原因，使得从临近距离分辨单元选取的训练样本往往不能很好的表征当前待处理分辨单元的杂波特性，因而算法性能较差。本文针对这两种问题提出了较好的解决方法，主要内容如下：
　　(1)对天波雷达海杂波产生的机理，海杂波Doppler谱展宽的原因进行了分析，并简要介绍了几种常见的电离层相径扰动校正方法，然后分析了这类方法的特性。
　　(2)分析了美国杜克大学基于目标的平稳性比海杂波平稳性强而提出的一种广义似然比检测算法，并通过仿真实验对该算法性能进行了分析。
　　(3)提出了一类基于平滑处理的目标检测算法，该算法与传统时域自适应匹配滤波算法相比可以大大降低计算复杂度，其中复乘法计算次数降低五个数量级左右，使得算法符合工程实时性运算要求。
　　(4)针对从临近距离分辨单元所选择训练样本不能很好表征杂波特性的难点，本文提出一种基于空时级联处理的目标检测算法，该算法通过空域陷波处理滤掉雷达回波中的目标信息，从当前距离分辨单元获取训练样本，因而能够较好的实现对展宽海杂波的抑制，然后通过所提的基于平滑处理的方法实现对被淹没目标的检测。

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第一章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 国内外文献综述的简析

1.4 本文的主要研究内容

第二章 电离层对海杂波的影响

2.1 引言

2.2 海杂波多普勒谱展宽现象

2.3相位污染校正方法

2.4 实验

2.5 本章小结

第三章 基于TVAR模型的自适应目标检测

3.1 引言

3.2 TVAR模型

3.3 广义似然比检测

3.4 算法流程

3.5 实验

3.6 本章小结

第四章 基于平滑处理的自适应目标检测

4.1 引言

4.2 时域AMF算法

4.3 AMF-FS算法

4.4 MVDR-FS算法

4.5 计算复杂度分析

4.6 实验

4.7 本章小结

第五章 基于空时级联处理的自适应目标检测

5.1 引言

5.2 展宽海杂波空间特性分析

5.3 空域陷波处理

5.4 自适应目标检测

5.5 实验

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢