基于WT-GGD的自适应多杂波背景恒虚警设计与实现

摘要

恒虚警(CFAR)是雷达信号处理过程中的关键技术之一，能够在目标检测时保持恒定的虚警率。传统的恒虚警处理以杂波的统计分布特性已知为先决条件，一种恒虚警处理方法经常只能处理一种杂波环境。随着海陆空一体化的发展，雷达的工作地域和环境经常变化，传统的恒虚警处理方法难以对各种统计分布特性的杂波进行有效的处理。因此，研究自适应多杂波背景的恒虚警处理方法具有深刻的理论意义和应用价值，得到了国家部委项目的支持。
　　本研究基于小波变换和广义高斯分布，提出了一种自适应上述多杂波背景的恒虚警处理方法(WT-GGD-CFAR)。该方法将小波变换的多分辨率分析理论应用于雷达信号处理，将回波信号分解为具有不同空间分辨率、不同频率特性的小波系数项和尺度系数项。在此基础上，分析多种杂波的小波系数项与统计分布之间的关系，确立了广义高斯分布的统一分布特性以及形状参数范围，进而基于该分布对小波系数进行恒虚警处理，最后对尺度系数和处理后的小波系数完成信号重构。对该算法进行建模，完成算法的模型仿真和性能分析。随后对算法进行设计实现，主要由小波分解模块、小波系数处理模块以及小波重构模块三部分构成。小波分解模块，完成对回波信号的分解，主要包含边缘延拓模块以及卷积运算单元和下采样模块。小波系数处理模块完成对小波系数的处理，主要包含求和模块、平方和模块、阈值因子计算模块、阈值计算模块。小波重构模块完成对信号的恢复，主要包含上采样模块、卷积运算单元模块以及数据求和模块。然后对设计进行验证，通过Matlab和Modelsim联合仿真搭建验证平台，生成满足要求的测试向量，将待验设计和参考模型的仿真结果进行对比分析，结果正确且相对误差值为10-3数量级。最后基于Zedboard平台进行FPGA原型验证。通过算法性能分析和设计验证，表明该设计在多杂波背景中具有恒定虚警率特性，展现了良好的适应性和鲁棒性。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作

1.4论文内容安排

第二章 恒虚警检测理论基础

2.1 CFAR基本概念

2.2经典CFAR检测器

2.3小波域CFAR检测器

2.4本章小节

第三章 WT-GGD-CFAR算法设计

3.1 WT-GGD-CFAR算法原理

3.2 WT-GGD-CFAR模型验证

3.3 WT-GGD-CFAR性能分析

3.4本章小结

第四章 WT-GGD-CFAR硬件设计

4.1总体设计方案

4.2模块设计

4.3本章小结

第五章 WT-GGD-CFAR验证

5.1功能验证

5.2 FPGA原型验证

5.3逻辑综合

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文总结

6.2工作展望

参考文献

致谢

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