空天双基地雷达海杂波建模与分析

空天双基地雷达作为一种新兴的天基雷达体制,发射机置于卫星上,接收机采用飞行器,极大地克服了传统单基地天基雷达空间传输损耗过大的问题,但其杂波特性更加复杂。对空天双基地雷达海杂波特性进行了分析,首先分析了空天双基地雷达的几何构型,然后基于海杂波双基散射系数和运动特性因素构建了海杂波空时数学模型,最后结合理论与仿真结果阐释了空天双基海杂波特性,为空天双基地雷达杂波抑制技术研究提供了参考。

岸基多通道雷达仿机载海杂波测量与分析方法

为充分研究和认知海杂波空时二维特性,提出了基于岸基多通道雷达模拟实现机载平台运动功能的海杂波测量方法,并提出了相应场景下测量数据特性分析方法.通过逆相位中心偏置技术,实现岸基多通道雷达收发相位中心随脉冲重复周期移动,使得海杂波数据具备空时二维耦合特性,且利用测量数据中相参脉冲随雷达多通道数目周期变化特点,实现单距离单元对应海杂波空时特性表征量的精确估计.实测数据结果表明,基于提出的特性分析方法得到的海杂波抑制效果优于传统方法,在非主瓣杂波区域信杂噪比损失优于传统2 dB,抑制后剩余杂波的平均距离-多普勒改善1 dB.基于岸基多通道雷达开展模拟机载平台运动场景下的海杂波测量试验,具有测量简单、成本低、获取样本数据量大等优点,且利用多通道雷达海杂波特性分析方法开展海杂波空时特性研究,大大提高了特性分析精度.

海杂波的分数布朗运动模型及其应用

海杂波常常严重地限制了雷达目标检测能力。通常是采用统计方法研究海杂波的特性,随着新理论、新技术的出现,不断尝试更好的方法研究海杂波。基于分形理论,利用实测的小擦地角海面雷达回波数据,比较了海杂波和分数布朗运动(FBM)的性质,得出海杂波与分数布朗运动有相似的增量统计特性。在此基础上,利用基于FBM模型的分维数提取方法对两组海杂波含目标信号进行处理,与利用脉冲回波相干处理以及变换法的分形处理方法相比,具有较好的效果。

S波段雷达实测海杂波混沌分形特性分析

S波段海杂波信号表现了非线性和频谱时变性,传统的谱分析方法,无法反映该信号在时间上的演化规律。该文首先引入分形布朗运动模型,基于S波段雷达实测海杂波数据,计算了该分形模型的海杂波Hurst指数,进而求得了其分形维数。然后利用经典的Rosenstein方法,计算了S波段实测海杂波的最大Lyapunov指数,从而证实了S波段雷达海洋回波信号具有混沌分形特性。最后进行了计算机实验,验证了本文的结论。该文的工作为S波段海洋雷达的目标探测提供了一种新的途径。

微多普勒理论在海面目标检测中的应用及展望

微动特性是目标物理特性之一,微动目标的雷达特征包含了对目标形状、结构和运动的精细刻画,同时微多普勒反映了信号的非平稳特性,因此,在高海况条件下采用微多普勒理论分析海杂波及检测海面目标具有很大的优越性。该文首先从微多普勒机理和特点出发,对动态海面散射杂波建模和海杂波多普勒特性分析方法等相关研究进行归纳与分析,表明微多普勒理论应用的必要性;然后,从海面微动目标回波建模和微动特征分析与检测方法等方面重点介绍了微多普勒理论在海面目标检测领域的应用和主要技术途径;最后,针对现有研究中存在的问题,阐述了有待于进一步研究的方向。

实测海杂波频域分形特性分析

该文主要研究海杂波在频域中的分形特性以及不同参数对频域分形特性的影响。首先,该文以分数布朗运动(FBM)为例,较为系统地阐述了在时域FBM具有分形特性的前提下,FBM频谱也具有分形特性。然后,采用X波段与S波段实测海杂波数据验证频域中海杂波的分形特性,并分析了不同参数对频域海杂波分形特性的影响。结果表明,实测海杂波频谱在统计意义下满足自相似条件,具有分形特性,且频域分形特征对海杂波与目标回波表现出一定的可分性,具有在海杂波微弱目标检测中应用的潜力。

扫描模式下海杂波的多分形布朗运动模型

为了提高航海雷达目标检测性能,该文主要研究多分形布朗运动在扫描模式下雷达海杂波分形建模中的应用。该文验证实测海杂波数据具有非对称和尖峰厚尾的非高斯统计分布,并且具有分形特性;同时也证实实测数据在一定的情况下满足多分形布朗运动的假设条件。在此基础上,利用多分形布朗运动对实测数据进行建模,计算得到随时间变化的Hlder函数,结果显示不同距离区域的Hlder指数是不同的,目标处的Hlder指数大于海杂波处的Hlder指数。该文研究结果对后续目标检测方法的提出具有很大的帮助作用。

基于FBM的海杂波建模方法

为了建立具有多重分形特性的海杂波模型,提出了基于分式Brown运动模型的海杂波建模方法。该方法通过将分式Brown运动模型与随机时间序列模型结合,产生了一个近似多重分形的随机过程来模拟海杂波序列。Matlab仿真与实测数据进行对比,结果表明:模型产生序列具有多重分形的性质,可以有效地对海杂波进行模拟。

多重分形海杂波建模新方法

为了建立具有多重分形特性的海杂波模型,提出了基于分数布朗运动模型和多重分形理论的海杂波建模新方法。该方法通过对分数布朗运动进行随机时间抽样,产生近似多重分形的随机过程,用以模拟海杂波时间序列。Matlab仿真结果表明:模型产生的时间序列可以有效地模拟海杂波的多重分形特性。

基于FRFT的多重分形海面小目标检测

针对海杂波背景下复杂海情对小目标检测的影响,传统时域分形分析法未考虑海杂波信杂比(SCR)低的特性,提出了基于FRFT的高阶多重分形参数检测法。该方法选用分数布朗运动(FBM)建模,将海杂波数据代入FRFT变换,发现不再具有严格的自相识性,除了FRFT变换阶数,还与尺度系数有关,再利用多重分形去势波动法确定多重分形参数H(q),研究海杂波实测数据在不同组合下的多重分形参数。实验验证结果表明,FRFT能够有效的对小目标进行能变量补偿,并且拓展了多重分形参数的线性区间,HH极化提高了10%,VV极化提高了14.29%,对高尺度分形参数进行归一化,设置门限,HH极化主目标检测正确率为92.86%,VV极化主目标检测正确率为78.57%,验证了高尺度分形参数可应用于海面小目标检测。

基于加权组合的海杂波多重分形建模方法

文中研究了一种海杂波多重分形建模方法,其主要是对以往加权组合的海杂波多重分形模型在复杂度方面提出了改进。以往加权组合的海杂波多重分形模型是大量单一的分数布朗运动在概率意义上的线性组合,模型的复杂度主要取决于两个方面:一是模型在建模过程中需要多次判别寻优以得到与建模输入海杂波特性相似的仿真数据,二是为了保证建模输出的仿真数据具有与输入海杂波较为相似的多重分形特性,需要有足够多的单一分形序列参与加权组合。本文的模型依然是采用加权组合的方法进行建模,但运用复合分数布朗运动替代单一分形序列进行加权组合建模,模型主要利用了复合分式布朗运动具有多重分形特性这一优势,大大减少了参与加权组合的分形信号的数量,在达到以往加权组合模型在多重分形特性的仿真效果基础上,降低了模型的复杂度。

海杂波的分段分数布朗运动模型

主要研究了分段分数布朗运动(PFBM)模型在雷达海杂波分形建模中的应用.由于自然界和人造系统中研究对象不具有数学上完美的分形特性,从而研究对象的分形特性无法在整个尺度区间上成立,传统上,海杂波的单一分形模型仅利用无标度区间内海杂波的自相似信息进行参数估计,并没有考虑海杂波在无标度区间以外的尺度下所包含的信息.分段分数布朗运动从频域角度对海杂波频谱进行分段描述,对应到时域即从粗略尺度和精细尺度两方面描述海杂波时间序列.结合海杂波产生的物理背景,该模型可以为海杂波时间序列在粗略尺度和精细尺度下表现出的不同粗糙度提供机理性解释.在此基础上,还研究了具有不同多普勒频率的运动目标对海杂波的影响,结果表明运动目标对粗略尺度和精细尺度下海杂波的影响程度是不同的.