基于模糊理论的雷达中频信号检测方法的研究

摘要

随着船舶运输业的快速发展，雷达已成为船舶不可缺少的导航避碰设备之一。雷达目标检测主要是从噪声和海杂波等其他杂波干扰中来探测目标，并提取目标的相关特征信息。目前，国内外的航海雷达以及交管系统的雷达设备主要是在视频终端更多地采用数字处理技术，而雷达回波信号在中频上的频率信息没有能够有效地利用，使得雷达系统的技术性能和保障船舶航行的安全效能仍受到许多制约。近些年来，模糊技术的快速发展以及其对非平稳环境具有较好的适应性，使得其被广泛应用于控制、通信和信号处理等领域。因此，本文主要研究了基于模糊理论的雷达中频信号检测方法，以提高雷达系统的目标检测性能。
　　本文首先对雷达中频信号模拟，并进行滤波处理，分析了中频信号中的多普勒效应的时频特性。
　　其次，论述了雷达信号统计检测的基本理论和方法，包括检测最佳准则、滑窗积累检测方法。针对非相参雷达中频信号存在的多普勒效应，采用基于模糊聚类的中频目标检测方法，对脉冲回波相邻信号单元进行聚类分析，并进行仿真验证及检测性能分析。
　　再次，研究了基于模糊RBF网络预测误差的目标检测方法。根据海杂波混沌特性，从相空间重构理论出发，使用模糊RBF网络来构建海杂波的混沌动力系统。通过对回波信号进行单步预测来实现混沌背景信号中的瞬态目标信号和周期信号的检测，并针对不同的信噪比进行分析，验证算法的鲁棒性。
　　最后，根据中频目标检测算法，进行了雷达中频信号检测系统的软件设计。给出了系统的总体设计，论述了基于DSP的中频目标检测方法的软件实现，进行了实验测试分析，并检验了中频目标检测的效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 雷达信号检测的发展和现状

1．3 课题主要研究内容

1．4 论文结构安排

第2章 雷达中频信号建模及时频分析

2．1 中频信号的数字化

2．2 基于时频分析法的信号频率估计

2．3 中频回波的降噪算法

2．3．1 小波分析基础

2．3．2 基于小波阈值的中频信号降噪

2．4 本章小结

第3章 基于模糊聚类的雷达中频目标检测

3．1 雷达目标检测

3．1．1 信号检测准则

3．1．2 信号积累检测

3．2 基于FCM聚类的中频目标检测

3．2．1 模糊C均值聚类算法

3．2．2 基于FCM聚类的比邻检测

3．3 仿真实验分析

3．4 本章小结

第4章 基于模糊RBF网络的目标检测

4．1 混沌时间序列的相空间重构

4．2 基于模糊RBF预测误差的目标检测

4．2．1 模糊RBF神经网络预测模型

4．2．2 基于模糊RBF网络的目标检测原理

4．3 仿真实验分析

4．4 本章小结

第5章 雷达中频信号检测系统的软件设计

5．1 系统软件结构设计

5．1．1 DSP集成开发环境

5．1．2 系统的总体结构

5．2 中频目标检测的软件实现

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

作者简介