基于高斯短时分数阶Fourier变换的海面微动目标检测方法

海上目标随海面颠簸导致姿态变化,引起回波功率调制效应,导致回波多普勒体现时变和非平稳特性.为此,本文将微多普勒理论应用于海杂波中弱目标检测,提出一种基于高斯短时分数阶Fourier变换(GSTFRFT)的海面微动目标检测方法.首先,建立海面目标的平动和三维转动回波模型;然后,基于海尖峰判别方法对回波信号进行数据筛选,改善信杂比,并采用GSTFRFT对微动信号进行增强处理,利用海面目标与海杂波的微动特征差异设计恒虚警检测方法;最后,通过GSTFRFT域滤波,提取信号的微动特征并得到瞬时频率.实测雷达数据仿真结果验证了算法的有效性,具有在强海杂波中检测微弱目标的能力.

海杂波尖峰特性研究及仿真分析

介绍了基于海尖峰的复合海杂波雷达截面积(RCS)模型,根据浪涌稳态性原理从时间、幅度和频率三个方面对海尖峰进行了定义;对C波段实测雷达海杂波数据进行了统计分析,并为分析杂波“拖尾”特性构造了修正的均方差检验法;以K分布为模型,研究了在指定雷达虚警概率下海尖峰发生次数的统计特性。仿真分析表明,二项分布和泊松分布均可以在低虚警概率下较好地描述海尖峰的统计特性。

实测海尖峰特性分析及抑制方法

在高分辨率、低擦地角、高海况以及HH极化工作方式下,雷达回波强度会明显增强,容易产生海尖峰,使得海杂波具有高幅值、非平稳和非高斯等特点,严重影响雷达对海面微弱动目标的检测。为此,该文提出一种海尖峰抑制方法,首先,给出了海尖峰判别和筛选方法,在此基础上,分析了海尖峰的幅值特性、时间相关性、多普勒谱和分数阶功率谱特性;其次,通过剔除背景中的海尖峰并选取最小平均功率水平的背景杂波作为待检测数据,能够抑制海杂波,改善SCR;最后,实测数据的实验结果验证了该方法的有效性。

雷达海杂波尖峰时频分布特性研究

对雷达海尖峰进行了重新定义,使用短时傅里叶变换、平滑伪维格纳分布以及平滑内维格纳分布的重排形式3种工具分析了IPIX雷达杂波数据的单个距离分辨单元内海尖峰与时频分布之间的关系。研究表明,伴随海尖峰的发生,杂波对应的时频能量分布也较强。

基于CHMM的雷达海面回波建模与分析方法

高分辨率雷达以低擦地角观测粗糙海表面时杂波幅度明显增强,产生海尖峰效应。海尖峰与平稳海杂波的统计特性差别显著,使用单一概率密度函数(PDF)的传统统计建模方法难以精确描述回波特性,尤其在回波中包含目标信号时,这种不适应更为严重。该文将连续型隐马尔可夫模型(CHMM)用于海杂波建模,把海面回波分为平稳海杂波、海尖峰和目标回波3个状态,使用高斯混合密度模型(GMDM)建立各状态观测值的连续PDF表达式,使用Baum-Welch算法对CHMM的参数进行计算和重估。同时,修正了基于GMDM的CHMM观测值状态联合概率公式,解决了GMDM参数迭代求解过程中的分母下溢出问题,为海杂波建模与分析提供了一种新的方法。最后对实际雷达采集数据的分析证明了该方法的有效性。

海杂波背景下的低空小目标检测

海面上低空小目标通常具有RCS(雷达散射截面)小、速度快的特点,并且容易湮没在海杂波背景中,很难被雷达系统检测到。文中首先分析了海杂波数据的统计特性;然后在此基础上,利用海杂波和目标在相关特性上的差异,提出了一种熵加权非相参积累方法,该方法能够抑制海杂波,并且积累目标能量;为了进一步降低检测门限,采用了TBD(检测前跟踪)技术。某S波段雷达搜索模式下低分辨实测数据的处理结果表明,熵加权非相参积累和TBD方法能够有效降低海杂波背景下低空小目标信号的最小可检测信杂比。

东沙海域天然气水合物特征分析及饱和度估算

构造控制天然气水合物的赋存,在底辟构造、海底滑坡、活动断层和挤压脊等特殊地质体发育区是天然气水合物成藏的有利区域。不同地质体附近含水合物地层反射振幅强度和连续性各不相同,仅从地震剖面上难以进行准确识别。声波阻抗可以提供丰富的岩性信息。在东沙海域,以大洋钻探1148井的测井资料和叠加速度作为约束条件,采用约束稀疏脉冲反演方法,基于地震资料进行了波阻抗反演,获得了声波阻抗剖面,在声波阻抗剖面上水合物层表现为高声波阻抗异常,水合物层之下出现低声波阻抗异常。通过最小二乘法建立了1148井的声波阻抗与饱和水孔隙度之间的拟合关系式,计算出饱和水地层的孔隙度为40%～50%。基于阿尔奇方程,通过反演的声波阻抗计算了0101地震测线水域的水合物饱和度,其占孔隙空间的比例为10%～20%,含水合物地层呈横向部分连续分布特征。

IPIX雷达海尖峰统计特性研究

根据雷达海尖峰构成原理，以K分布为模型，提出了海尖峰的统计特性分析方法，并使用该方法对IPIX雷达实测海杂波数据进行了统计特性分析，分析结果证明了该方法的有效性。

强背景下低速海面雷达目标的一种检测方法

结合文献〔1〕给出的海杂波仿真数据 ,基于强散射中心模型及非相参积累技术给出了一种实用的低速海面目标的检测与分离方法。它利用海面低速目标距离像的径向距离关联信息来消除低擦地角情况下海尖峰对目标检测可能引起的虚警。仿真结果验证了它的有效性。

雷达的帧间相关处理方法研究

本文利用在较长时间里海面目标运动的有序性以及海尖峰的无序性,研究了两种基于帧间运动补偿的帧间相关处理方法。该方法是先对海面目标的运动路径进行基于距离-方位二维搜索的包络对齐,然后对多帧数据进行帧间视频积累或二进制积累。通过雷达实测数据分析,该方法可以有效地抑制海杂波和海尖峰的同时,改善了对海面慢速弱目标的检测性能。

一种连续多脉冲相参海杂波的仿真方法

目前,海杂波的电磁特性研究主要分别在幅度统计特性和功率谱特性两方面进行,这已不能满足海杂波背景下开展相参积累研究时对仿真数据的需求,完全随机产生的海尖峰也与实际场景不符。本文针对海杂波仿真面临的问题,开展了连续多脉冲相参海杂波的仿真方法研究,给出了一种包含海尖峰重排、脉间相关处理和谱型滤波等过程的仿真方法。并对仿真模型获得数据与实测数据比较分析。实验结果表明,本文给出的方法可以很好地描述海杂波的幅度分布、多普勒以及相关特性,可以作为进一步开展海面回波相参积累研究的仿真数据来源。

基于海尖峰Posner判别准则的新方法

海尖峰是一种离散、高幅值、极化特性强、类似小目标的海杂波,对高分辨率雷达探测海面小目标会造成严重影响。围绕海尖峰的判别介绍Posner判别准则,讨论幅度阈值、最小间隔时间、最小持续时间这3个参数的不同取值方法以及优缺点,找出Posner判别准则存在的问题并进行分析;然后在海尖峰Posner判别准则的基础上,提出采用滑窗脉冲积累的方法改进该判别准则;最后对改进前后的两种Posner判别准则的处理结果进行对比,验证了改进后的海尖峰判别准则使得海尖峰判别更加准确,减少了"毛刺"的出现,提高了海尖峰的判别精度。

一种改进型海尖峰背景下的目标检测算法

为了避免由于海尖峰造成的虚警现象,提出一种改进型海尖峰背景下的目标检测算法。根据海尖峰与运动目标在连续距离单元和连续脉冲构成的距离-方位二维区域中多普勒频率变化程度的差异,可以在一定程度上剔除由海尖峰形成的假目标。通过距离维多普勒频率稳定度、方位维多普勒频率稳定度可以相对准确的描述多普勒频率在距离-方位二维区域中的变化程度,通过判决门限剔除海尖峰形成的假目标,保留真实的目标信息,从而实现了运动目标与海尖峰的分离,削弱了海尖峰造成的虚警。该算法无海杂波模型限制,具有一定的通用性。通过对雷达实测海杂波数据的处理验证,该算法抑制海尖峰效果明显。

含卷浪Pierson-Moscowitz谱海面电磁散射研究

海尖峰的存在会导致雷达虚警概率的上升和多目标环境中检测性能下降,因此研究海尖峰现象意义重大.海尖峰现象的一个重要特点是海面的水平极化散射强度接近甚至大于垂直极化散射强度,卷浪被认为是产生海尖峰的一个原因.首先建立了卷浪和Pierson-Moscowitz谱海面的共同模型,利用矩量法研究了卷浪模型的水平和垂直后向电磁散射特征,包括入射频率、入射角、风速和风向对电磁散射特征的影响.发现在小擦地角情况和较大风速下超级现象(水平散射强度大于垂直极化散射强度)比较明显,从而推论出在小擦地角入射下产生海尖峰现象的概率较大.同时对时变卷浪在小擦地角入射时的海杂波幅值分布特性和多普勒谱进行了分析.