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基于统计特性的宽带雷达信号检测方法研究

作　者: 张广宇
导　师: 王建国
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 宽带检测分布式目标统计特性拟合优度检验独立分量分析
分类号: TN957.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在对抗雷达四大威胁(电子对抗、低空/超低空突防、反辐射导弹和隐身目标)、雷达目标识别等领域中,宽带雷达有着非常显著的优势,应用也越来越广泛。然而随着雷达带宽的越来越大,其距离分辨单元也越来越小,目标变为分布式目标。此时,基于窄带雷达的传统信号检测理论已不再适用,所以需对宽带雷达的信号检测方法做深入研究。宽带高分辨时分布式目标的检测方法很多,本论文主要针对基于统计特性差异的信号检测方法展开研究工作,其主要工作如下:1.分析了宽带高分辨下目标的散射点模型和回波特性,其中重点分析了分布式目标一维距离像(HRRP)的幅度统计特性和建模方法。介绍了常见的宽带雷达杂波幅度模型,包括最新的广义复合分布模型(GC分布)。2.提出一种用SAR图片模拟真实地形以仿真雷达杂波的方法,并介绍了杂波仿真软件的实现流程与结构。然后,应用此仿真软件生成各种典型地形环境下的杂波,并用各种经验分布模型做拟合实验,证明了此软件生成杂波的正确性;接下来用GC分布做拟合实验,证明了GC分布相对于传统经验分布的精确性与广泛的适用性;最后,通过拟合仿真数据,表明存在目标会改变待检单元数据的分布形状,即其分布拖尾的大小。3.研究了基于拟合优度的恒虚警检测的方法。利用目标存在时待检单元统计特性与背景杂波分布的差异,用拟合优度检测的方法研究了高分辨率下的分布式目标检测问题。通过仿真实验分析了其在各类杂波下的检测性能,并与传统方法做了对比;实验结果证明:在背景杂波分布较尖锐的情况下,GoF的检测性能相对传统方法具有非常大的优势,且背景分布越尖锐GoF的优势越大。4.研究了基于独立分量分析的弱信号检测方法,用FastICA分离算法完成对雷达回波和杂波的分离,得到了一些初步结果。结果表明,经FastICA分离后待检单元的信杂比SCR稍有提高,但效果不佳;在初始SCR较低(<15dB)时,经过分离后SCR的增加值通常会远小于1dB。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究动态  11-13
  1.3 论文的主要工作和安排  13-15
第二章强杂波下目标检测基础理论和方法  15-25
  2.1 引言  15-16
  2.2 低分辨率雷达信号检测  16-21
    2.2.1 匹配接收机  17-18
    2.2.2 脉冲串检测  18-19
    2.2.3 双门限检测  19-20
    2.2.4 常规雷达检测的局限性  20-21
  2.3 常规宽带雷达单脉冲检测  21-24
    2.3.1 M/N 检测方法  21-23
    2.3.2 径向积累检测方法  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章宽带雷达目标模型及杂波特性分析  25-34
  3.1 引言  25
  3.2 宽带雷达目标模型  25-29
    3.2.1 宽带高分辨率(HRR)下目标的多散射点模型  25-27
    3.2.2 分布式目标一维距离像(HRRP)的分布特性  27-29
  3.3 常用高分辨雷达杂波的统计分布模型  29-32
    3.3.1 经验非高斯分布模型  29-30
    3.3.2 分布模型的参数估计方法  30-31
    3.3.3 分布的拟合检验准则  31-32
  3.4 广义复合分布模型(GC 分布)  32-33
  3.5 本章小结  33-34
第四章雷达杂波仿真系统研究  34-53
  4.1 前言  34-35
  4.2 基于真实地形模拟雷达杂波  35-36
  4.3 杂波仿真软件的介绍  36-44
    4.3.1 软件功能  36
    4.3.2 软件流程  36-38
    4.3.3 软件结构  38-42
    4.3.4 软件体系结构  42-43
    4.3.5 源文件结构  43-44
  4.4 仿真杂波分布特性分析  44-52
    4.4.1 仿真杂波示例  44
    4.4.2 经验模型拟合实验  44-48
    4.4.3 仿真杂波 GC 分布拟合  48-51
    4.4.4 目标存在时统计特性变化  51-52
  4.5 本章小结  52-53
第五章基于拟合优度的分布式目标检测方法研究  53-72
  5.1 引言  53
  5.2 拟合优度检验的框架及原理  53-59
    5.2.1 拟合优度(GoF)的理论基础  54-57
    5.2.2 宽带检测中 GoF 的检测框架  57-58
    5.2.3 GoF 的恒虚警性  58-59
  5.3 仿真实验与结果分析  59-70
    5.3.1 仿真模型  59-60
    5.3.2 参数已知时影响GoF 检测效果的因素  60-65
    5.3.3 参数未知时的检测性能与传统方法的对比  65-68
    5.3.4 存在问题时的检测结果  68-70
  5.4 拟合优度应用特性分析  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章独立分量分析在弱信号检测中的应用研究  72-82
  6.1 引言  72
  6.2 ICA 的原理与实现  72-76
    6.2.1 基本模型与理论  72-73
    6.2.2 FastICA 算法原理  73-76
  6.3 FastICA 在宽带雷达信号检测中的应用  76-81
    6.3.1 信号检测中 FastICA 实现模型  76-77
    6.3.2 应用 FastICA 分离信号效果  77-80
    6.3.3 效果分析与总结  80-81
  6.4 本章小结  81-82
第七章总结与展望  82-84
  7.1 论文总结  82-83
  7.2 前景展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-89
在学期间的研究成果  89-90

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