海杂波背景下弱目标检测技术研究

摘要

雷达在检测海面低空的目标时，强海杂波和多径的干扰会严重目标的检测性能，强海杂波会淹没较弱的目标信号，多径干扰会严重影响检测的稳定性。为了有效地提升海杂波背景下低空弱目标的性能，本文分析了海杂波的特性和建模方法以及雷达低空目标多径效应的影响，提出了海杂波抑制的方法与多径抑制的方法，并通过实测数据及仿真分析，证实了本文方法的有效性。本文内容主要包括： 1、描述了海表面及海浪的特征，介绍并分析了海杂波的归一化雷达截面积（Normalized Radar Cross Section，NRCS）及NRCS的经验模型，介绍了海杂波的幅度统计模型以及参数估计方法，分析了海杂波实际数据的幅度特性，分析了实测海杂波谱的特征，并给出了一种可随时间变化的海杂波多普勒谱的建模方法。 2、提出了基于短时非线性预测的海杂波抑制方法。给出了基于前馈的非线性滤波器的非线性梯度下降法（Nonlinear Gradient Descent，NGD）和带有反馈的非线性滤波器的复数值的实时递归学习（Complex Real Time Recurrent Learning，CRTRL）算法，利用海杂波实际数据对非线性预测的海杂波抑制方法进行了验证与分析，并将所提的海杂波抑制方法的性能与线性滤波器的最小均方（Least Mean Square，LMS）算法进行了比较。 3、提出了一种基于Radon变换和海浪参数反演的海杂波抑制方法。介绍了Radon变换及其反变换的原理，给出了重力波的频散关系方程，详细阐述了海浪谱和参数反演的过程及原理，并给出了海杂波抑制方法的具体过程。最后，利用实测的海杂波图像对此方法进行了验证与分析。 4、提出了一种基于频率分集（Frequency Diversity，FD）雷达的广义似然比的低空目标检测方法。分析了海面的反射系数及多径效应的影响，建立了频率分集雷达的低空目标的回波模型，提出了广义似然比的低空目标的检测方法；通过计算机仿真证实了此方法的检测的有效性，并与多种雷达的低空目标检测方法进行了比较与分析。 本文讨论了海杂波背景下低空弱目标的检测问题。分别讨论了数据级和图像级的海杂波抑制方法，从多个角度出发抑制强海杂波的干扰；提出了频率分集的广义似然比检测的方法抑制多径影响，有效提升了目标检测性能。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展动态

1.3.1 本文主要内容

1.3.2 本文章节安排

第二章 海杂波特性

2.1.1 海浪特征

2.1.2 海况

2.2.1 GIT模型

2.2.2 Hybrid模型

2.2.3 NRL模型

2.3.1 海杂波的统计特性

2.3.2 拟合优度分析

2.4 海杂波的多普勒谱

2.4.1 实测海杂波谱的特征

2.4.2 海杂波谱模型

2.5 本章小结

第三章 基于短时非线性预测的海杂波抑制

3.1 基本原理

3.1.1 自适应滤波器

3.1.2 非线性激活函数

3.2 前馈的非线性滤波器

3.2.1 全复值的前馈非线性滤波器结构

3.2.2 NGD算法

3.2.3 前馈非线性自适应滤波器的收敛性

3.3 具有反馈的非线性滤波器

3.3.1具有反馈的非线性滤波器结构

3.3.2 CRTRL算法

3.4.1 海杂波抑制原理

3.4.2 性能与分析

3.5 本章小结

第四章 基于Radon变换和海浪参数反演的海杂波抑制

4.1.1 Radon变换定义

4.1.2 傅里叶切片定理

4.1.3 Radon变换的反变换

4.2 海浪参数反演

4.2.1 重力波色散关系

4.2.2 海浪谱反演

4.3.1 海杂波抑制过程

4.3.2 海杂波抑制结果

4.4 本章小结

第五章 基于频率分集的广义似然比低空目标检测

5.1.1 海洋表面的反射系数

5.1.2 多径效应的分析

5.2.1 频率分集雷达低空回波模型

5.2.2 频率分集雷达的广义似然比检测

5.3 计算机仿真与分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果