基于稀疏表示的杂波抑制方法研究

摘要

雷达，是利用无线电对目标的空间位置进行探测的一种电子设备。但是由于目标处在复杂的自然环境中，环境中的物体都会对雷达发射的电磁波产生散射，以至于对目标信号的搜索检测造成干扰。由此可见，正确建立雷达杂波模型和采用有效算法对其进行抑制，在雷达信号处理方面十分关键。近几年，随着稀疏表示理论的兴起，为雷达杂波对消提供了一种新的思路和方法。对于雷达信号的稀疏表示而言，首先需要对雷达回波的稀疏性进行分析，通常情况下，目标只分布于有限个距离单元，而杂波的分布范围很广，因此通过距离维压缩处理后，目标信号相对于环境中的杂波分量具有天然的稀疏性，其满足应用稀疏表示理论的前提条件。 本文首先介绍了雷达的工作环境，指出杂波建模仿真和对消的重要性。其次对雷达系统的发射信号、回波信号以及雷达杂波的分类进行了简要介绍。然后针对常见的几种雷达杂波的幅度分布模型和功率谱模型进行了详细的分析，在此基础上，介绍了两种现有的典型杂波仿真方法并应用 ZMNL方法仿真了服从瑞利分布、对数分布、韦布尔分布和K分布的杂波模型。 在杂波建模完成的前提下，选取了具有代表性的MTI技术、MTD技术和AMTI技术，详细介绍了三种杂波抑制技术的原理、实现框图和滤波性能，并讨论了用于描述滤波器性能指标的改善因子，给出了三种滤波器对仿真杂波的处理结果，并开展了详细的实验分析。最后，详细介绍了稀疏表示的相关理论、变量分裂方法以及增广拉格朗日算法及其简单变形形式。在前面的理论基础上，通过分析雷达回波的稀疏性可以得知，当雷达回波中存在杂波时，脉压处理后时域信号的稀疏性被破坏。为了更好的检测到目标，需要预先将杂波滤除，保证目标的稀疏性。因此本文结合最小功率方法，利用目标信号的时域稀疏性，将稀疏表示理论应用于杂波抑制问题，提出了一种基于稀疏表示的杂波抑制方法，并给出了模型求解过程及实验仿真结果，验证了该方法的有效性。

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ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文工作内容

第二章 雷达信号及雷达杂波介绍

2.1 雷达信号

2.1.1 雷达发射信号

2.1.2 雷达回波信号

2.1.3 脉冲压缩技术

2.2 雷达杂波

2.2.1 雷达杂波简介

2.2.2 杂波统计特性模型

2.3 雷达杂波建模方法

2.3.1 零记忆非线性变换法

2.3.2 球不变随机过程法

2.3.3 相关高斯随机序列的产生

2.4 基于统计特性的杂波建模及仿真

2.5 本章小结

第三章 传统杂波抑制方法

3.1 动目标显示技术（MTI）

3.1.1 延迟线对消器

3.1.2 对消器改善因子

3.2 动目标检测技术（MTD）

3.3 自适应动目标显示技术（AMTI）

3.4 雷达杂波抑制技术仿真分析

3.4.1 动目标显示滤波器仿真分析

3.4.2 动目标检测滤波器仿真分析

3.4.3 AMTI滤波器仿真分析

3.5 本章小结

第四章 基于稀疏表示的杂波抑制方法研究

4.1 稀疏表示相关理论

4.1.1 信号的稀疏表示

4.1.2 采样观测矩阵

4.1.3 稀疏信号重构

4.2 基于变量分裂的增广拉格朗日算法

4.2.1 变量分裂法

4.2.2 增广拉格朗日算法

4.3 基于稀疏表示的杂波抑制方法

4.3.1 雷达回波的稀疏性分析

4.3.2 杂波抑制滤波器的设计方法

4.3.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1 申请（授权）专利