基于匹配子空间的高频雷达恒虚警检测

论文摘要

雷达工作环境中含有大量的外部干扰和噪声,包括大气噪声（闪电）、人为噪声以及其他高频信号发射源等,它们通常比接收机的内部噪声高20-40dB,并且在对海上目标进行探测时,回波中还会含有大量的海杂波,在对空中目标探测时还有电离层干扰等等,所以被检测目标往往都是被淹没在这些干扰和杂波中,研究在杂波中的目标检测是非常有必要的。雷达回波信号经过三维FFT信号处理之后得到了距离、多普勒、波束角度信息,常规的高频雷达恒虚警检测方法只是在特定的波束内距离-多普勒空间进行的,通过估计检测单元附近若干个单元中的杂波加噪声的平均值来设定检测门限,进一步确定该检测单元中是否含有目标存在。在对弱小目标检测的时候,尤其是当外部干扰和杂波都非常强时,将会产生过多的伪目标。显然,这样的处理方式不是最优的。为了解决这一问题,本文重点研究了匹配子空间检测理论,验证了匹配子空间检测器具有如下的特性:良好的几何不变量;统计检验量具有非常明晰的物理意义;它们的分布类型是己知,其检测性能可以预知;特别地,匹配子空间检测器的虚警概率与信号参量以及噪声参量无关,仅与子空间维数有关,因此该检测器具有良好的恒虚警特性。本文根据匹配子空间的恒虚警特性,将匹配子空间的思想应用到了高频雷达的目标检测中,大大的改进了对弱小目标的检测能力。首先,将距离-多普勒-波束角度数据在距离-多普勒平面内采用开关恒虚警检测方法,然后,将检测单元的波束空间分成信号子空间和噪声子空间,对检测后的数据向信号子空间上投影,进一步对目标进行识别检测。该方案将是三维高频雷达数据的最优解。最后,采用仿真数据对检测算法进行了实现。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪 论
• 1.1 课题研究的目的及意义
• 1.2 雷达信号检测方法概述
• 1.3 论文的主要研究工作
• 第2章 高频雷达信号处理及检测背景分析
• 2.1 引言
• 2.2 雷达信号处理的基本方法
• 2.2.1 雷达信号处理的基本框架
• 2.2.2 高频雷达信号处理的基本方法
• 2.2.3 平方律处理
• 2.3 高频雷达检测背景环境
• 2.4 检测背景特征
• 2.5 OTHR的参数设置
• 2.6 本章小结
• 第3章 匹配子空间检测理论
• 3.1 引言
• 3.2 白噪声中信号匹配子空间检测：强度己知情形
• 3.2.1 信号检测模型
• 3.2.2 匹配子空间检测器推导
• 3.2.3 统计检验量几何解释
• 3.2.4 检测器实现结构
• 3.2.5 检测器性能分析
• 3.3 白噪声中信号匹配子空间检测：强度未知情形
• 3.3.1 信号检测模型
• 3.3.2 匹配子空间检测器推导
• 3.3.3 统计检验量几何解释
• 3.3.4 检测器实现结构
• 3.3.5 检测器性能分析
• 3.4 色噪声中信号匹配子空间检测
• 3.4.1 信号检测模型
• 3.4.2 匹配子空间检测器推导
• 3.4.3 检测器实现结构
• 3.5 结构噪声中信号匹配子空间检测
• 3.5.1 信号检测模型
• 3.5.2 匹配子空间检测器推导
• 3.5.3 检测器实现结构
• 3.6 本章小结
• 第4章 匹配子空间恒虚警算法实现
• 4.1 引言
• 4.2 匹配子空间检测算法流程框图
• 4.2.1 开关CFAR检测算法
• 4.2.2 投影矩阵Ps
• 4.3 匹配子空间检测算法实现及性能分析
• 4.3.1 匹配子空间检测算法实现
• 4.3.2 匹配子空间检测器性能分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢