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导航雷达信号采集及目标提取技术的研究

作　者: 董景均
导　师: 袁赣南
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 导航雷达海杂波数据采集目标提取
分类号: TN974
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

利用雷达进行海面目标检测技术在军用和民用领域均有重要的应用价值,为了准确地实现海面目标检测,必须保证有完整、准确的雷达回波信号数据。由于雷达回波视频信号为模拟信号,所以如何构建可靠的雷达信号数据采集系统,成为实现目标检测的重要前提。本文以实际项目为背景,在分析雷达信号特性和系统设计要求的基础上,首先对系统的重要组成部分数据采集单元的硬件平台和软件平台进行了详细地分析。硬件平台选用基于CPCI总线的工控机,数据采集卡采用基于CPCI总线设计方案。软件操作系统选用VxWorks系统,开发平台选用Tornado2.2。然后给出了数据采集单元的方案设计。最后根据设计方案,实现了数据采集系统硬件平台的搭建,完成了软件设计和调试,并对现场试验的结果进行了分析,验证了设计的有效性。在利用高分辨率雷达检测海杂波背景下的目标时,其海杂波幅值分布模型具有多样性的特点,使用单一的恒虚警率检测技术不能较好地实现海面目标的检测。针对这一问题,本文提出了优化的恒虚警率检测方法。本文首先详细地分析比较了海杂波幅值分布特性和恒虚警率检测器。然后针对本文研究所使用的现场试验数据,在Matlab平台下完成了统计分析,得出了本文所使用的现场试验数据基本符合韦布尔分布模型的结论。最后利用VC设计实现了基于韦布尔Log-t检测器、韦布尔OS-CFAR检测器、优化的韦布尔Log-t检测器、优化的韦布尔OS-CFAR检测器等四种检测方案下的雷达图像目标检测软件。在品质因数和检测率两个方面比较了四种方案下的检测结果,结果显示优化的韦布尔OS-CFAR检测方案为最优检测方案。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-15
  1.1 研究背景及意义  11
  1.2 相关技术发展现状  11-14
    1.2.1 数据采集技术  11-13
    1.2.2 恒虚警率检测技术  13-14
  1.3 论文主要工作和章节安排  14-15
第2章雷达信号数据采集系统方案设计  15-29
  2.1 雷达信号数据采集系统设计要求  15-18
    2.1.1 雷达单元结构及其信号分析  15-17
    2.1.2 数据采集单元性能要求  17-18
  2.2 数据采集单元硬件平台的选择  18-20
    2.2.1 工控机性能比较  18-19
    2.2.2 CPCI 总线规范  19-20
  2.3 数据采集单元软件平台的选择  20-23
    2.3.1 实时操作系统  20
    2.3.2 VxWorks 操作系统  20-23
    2.3.3 VxWorks 系统开发工具Tornado  23
  2.4 雷达信号数据采集系统方案设计  23-28
    2.4.1 数据采集单元硬件平台的性能参数  24-26
    2.4.2 数据采集系统软件的任务设计方案  26-28
  2.5 本章小结  28-29
第3章雷达信号数据采集系统的实现  29-46
  3.1 数据采集系统硬件平台的搭建  29-30
  3.2 数据采集系统的软件实现  30-38
    3.2.1 系统时间显示功能的实现  32
    3.2.2 系统时间校正功能的实现  32-33
    3.2.3 定时器功能的实现  33
    3.2.4 采集功能的实现  33-36
    3.2.5 FTP 传输功能的实现  36-38
  3.3 数据采集系统的软件配置  38-41
  3.4 数据采集系统的实验结果分析  41-44
    3.4.1 粗分析  41-42
    3.4.2 细分析  42-44
  3.5 本章小结  44-46
第4章雷达信号恒虚警率检测  46-66
  4.1 雷达信号恒虚警率检测原理  46-47
  4.2 海杂波幅值分布特性  47-50
    4.2.1 瑞利分布  48
    4.2.2 对数正态分布  48-49
    4.2.3 韦布尔分布  49
    4.2.4 K 分布  49-50
  4.3 海杂波幅值分布模型比较  50-52
  4.4 海杂波幅值分布模型识别方法  52-58
    4.4.1 对数正态分布模型识别方法  52-54
    4.4.2 韦布尔分布模型识别方法  54-58
  4.5 参量型恒虚警率检测器  58-61
    4.5.1 参量型恒虚警率检测器基本模型  58
    4.5.2 均值类（ML-CFAR）  58-60
    4.5.3 有序统计恒虚警检测器  60-61
  4.6 韦布尔分布模型下的恒虚警率检测方法  61-65
    4.6.1 韦布尔Log-t CFAR 检测器  61-62
    4.6.2 韦布尔有序统计恒虚警率检测器  62-65
  4.7 本章小结  65-66
第5章雷达图像目标检测软件的设计  66-81
  5.1 雷达图像目标检测软件总体设计  66-68
    5.1.1 软件功能需求分析  66-67
    5.1.2 软件界面设计原则  67-68
  5.2 软件设计  68-76
    5.2.1 参数设置模块设计  68-69
    5.2.2 数据读取模块设计  69-70
    5.2.3 目标检测模块设计  70-73
    5.2.4 雷达图像显示模块设计  73-76
  5.3 雷达图像目标检测实验结果  76-80
  5.4 本章小结  80-81
结论  81-82
参考文献  82-86
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  86-87
致谢  87

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