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距离扩展目标的检测算法研究

2020-12-11阅读(419)

距离扩展目标的检测算法研究

论文摘要

随着雷达距离分辨率的提高,雷达回波中观测目标分布在多个距离单元,杂波单元面积显著减小。此时,基于点目标和大面积杂波的传统检测理论不再适用,亟需对距离扩展目标检测的相关理论和技术进行研究。本文围绕高斯/复合高斯杂波中的距离扩展目标检测问题,开展了如下工作:1.针对典型复合高斯背景中的距离扩展目标检测问题,提出了K、Weibull和G0分布杂波背景中的最优检测器,并与现有的两步GLRT检测器进行比较,仿真实验表明两步GLRT检测器具有准最优的检测性能,而影响该检测器性能的主要因素是相干斑（speckle）的协方差矩阵估计。2.针对复合高斯杂波相干斑协方差矩阵的最优估计问题,从理论上证明了迭代MLE估计量估计性能最优,且其性能主要受到邻近纯杂波（辅助数据）可用距离单元数的影响。3.针对没有辅助数据的复合高斯杂波中的距离扩展目标检测问题,提出了一种基于AR过程的ARGLRT-CG检测器。其检测性能比现有的ARGLRT-HTG检测器改善了约3 dB。4.针对小相干样本数的ARGLRT-CG具有检测性能损失的问题,对于缺乏辅助数据的复合高斯杂波,提出了IARGLRT-CG检测器,其检测性能比ARGLRT-CG检测器改善了约2～3 dB。此外,针对高斯杂波中距离扩展目标的检测问题,提出了AR-OS检测器和Bayesian-GLRT检测器。其中,AR-OS检测器比现有的AG-OS检测器更易工程实现和具有更强的抗干扰能力,而Bayesian-GLRT检测器比AG-OS检测器具有更好的检测性能。上述距离扩展目标检测算法,已经过仿真验证。其中,仿真参数是由国际通用的IPIX雷达实测数据估计得到的。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景和意义
  • 1.2 研究动态
  • 1.2.1 距离扩展目标特性
  • 1.2.2 高分辨雷达杂波特性
  • 1.2.3 高斯杂波中的距离扩展目标检测算法
  • 1.2.4 复合高斯杂波中的距离扩展目标检测算法
  • 1.2.5 动态综述
  • 1.3 本文的主要工作
  • 第二章 距离扩展目标特性
  • 2.1 后向散射点
  • 2.2 低分辨雷达的目标回波
  • 2.3 高分辨雷达的目标回波
  • 2.4 目标的高分辨雷达回波与低分辨雷达回波比较
  • 2.5 本章小结
  • 第三章 高分辨雷达杂波特性
  • 3.1 常见的几种杂波幅度分布及其特性
  • 3.1.1 Rayleigh 分布
  • 3.1.2 Lognormal 分布
  • 3.1.3 Weibull 分布
  • 3.1.4 K 分布
  • 3.1.5 G0 分布
  • 3.1.6 复合高斯分布
  • 3.1.7 偏斜度（skewness）和尖峰度（kurtosis）
  • 3.2 IPIX radar 杂波在不同分辨率下的特点
  • 3.2.1 IPIX radar
  • 3.2.2 5 种不同分辨率的杂波数据文件
  • 3.2.3 I/Q 通道数据分析
  • 3.2.4 杂波幅度分析
  • 3.2.5 杂波经验APDF 的MMSE 拟合结果
  • 3.2.6 杂波经验APDF 与噪声加杂波模型的拟合结果
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 高斯杂波中的距离扩展目标检测算法
  • 4.1 高斯杂波背景下的距离扩展目标参量检测器
  • 4.1.1 一步（OS）Rao、Wald 和GLRT 检测器
  • 4.1.2 两步（TS）Rao、Wald 和GLRT 检测器
  • 4.1.3 线性高斯模型下，Rao、Wald 和GLRT 检测统计量的等价性
  • 4.2 基于Bayesian 方法的距离扩展目标GLRT 检测算法
  • 4.2.1 复Wishart 分布
  • 4.2.2 回波模型介绍
  • 4.2.3 检测器设计
  • 4.2.4 性能评估
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 复合高斯杂波中的距离扩展目标检测算法
  • 5.1 复合高斯杂波中距离扩展目标的参量检测算法
  • 5.1.1 信号模型
  • 5.1.2 检测器的设计
  • 5.1.3 性能分析
  • 5.2 三种典型复合高斯杂波（Weibull、K 和G0）中的检测理论
  • 5.2.1 Weibull 杂波中的检测理论
  • 5.2.2 K 分布杂波的检测理论
  • 5.2.3 G0 分布杂波的最优检测理论
  • 5.3 协方差矩阵的估计算法以及对检测器的性能影响
  • 5.3.1 各种估计算法
  • 5.3.2 协方差矩阵估计器的性能对检测器的影响
  • 5.4 基于AR 模型的GLRT 检测算法
  • 5.4.1 AR 过程表示复合高斯杂波
  • 5.4.2 复合高斯杂波中检测距离扩展目标的回波模型
  • 5.4.3 ARGLRT-CG 检测器的设计
  • 5.4.4 ARGLRT-CG 检测器的性能分析
  • 5.4.5 数值结果
  • 5.5 改进的ARGLRT-CG 检测算法
  • 2, P）的关系'>5.5.1 协方差矩阵M 与（AR a, σ2, P）的关系
  • 5.5.2 利用AR 过程系数构造相干斑的协方差矩阵
  • 5.5.3 改进的ARGLRT-CG 检测器的设计
  • 5.5.4 IARGLRT-CG 检测器的性能分析
  • 5.6 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻博期间取得的研究成果

    • 相关论文文献

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