强海杂波背景下的远距离微弱信号检测

论文摘要

海杂波,即来自于被雷达发射信号照射的一片海面的后向散射回波。由于海杂波对来自海面的“点”目标（这类目标包括军舰、航海浮标及民用渔船等）的雷达回波的可检测性形成严重制约,因此对强海杂波背景下的远距离微弱信号检测的研究不仅具有理论上的重要性,而且具有实践的重要性。本文将非广延分布（Tsallis分布）引入到海杂波非平稳性建模之中,提出了一种结合Nelder-Mead对Tsallis分布进行K-S检验的方法。同时将Tsallis分布拟合IPIX雷达实测数据的不同数据集,分析其参数的差异度,提出了基于单个参数的目标检测法,为强海杂波背景下的远距离微弱信号检测提供了一种新的方法。论文所做的主要工作包括以下几点：1、阐述了国内外兴起海杂波研究的原因,并从海杂波建模,海杂波仿真和海杂波背景下目标检测三个方面论述了当今世界海杂波的研究现状；介绍了IPIX雷达,IPIX雷达实测数据格式以及Matlab下处理海杂波数据的方法；分析了海杂波散射系数特性、海杂波统计分布特性、海杂波谱特性、海杂波时域和空域相关性；比较了零记忆非线性变换（ZMNL）（?）口球不变随机过程（SIRP）两种常用的海杂波仿真方法。2、采用最大似然估计和矩估计法,实现了瑞利分布、对数—正态分布、韦布尔分布和K分布海杂波模型相对于IPIX雷达实测数据的幅度拟合,在此基础上探究了各模型的优缺点以及参数含义。3、运用IPIX雷达实测数据,开展了关于海杂波非平稳特性的实验,从海杂波多普勒频谱,海杂波多普勒质心和海杂波纹理三个方面验证了海杂波具有非平稳特性。4、在海杂波非平稳特性的基础上,通过分析香农熵、Renyi熵和Tsallis熵,将Tsallis分布引入到海杂波非平稳性建模之中,提出了一种结合Nelder-Mead对Tsallis分布进行K-S拟合优度性分析的方法,验证了基于Tsallis分布的海杂波非平稳性模型优于基于统计分布的海杂波模型。5、在Tsallis分布的基础上,提出了基于单个参数的目标检测法,同时运用IPIX雷达实测数据证明了基于单个参数的目标检测法能较好的完成强海杂波背景下的远距离微弱信号检测的任务。从Tsallis熵的定义出发对非广延参数q进行讨论,分析表明了海杂波具有混沌系统和随机系统之间的幂率敏感性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 海杂波建模方法现状
• 1.2.2 海杂波仿真方法现状
• 1.2.3 海杂波背景下目标检测技术现状
• 1.3 本文的内容安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 IPIX雷达实测数据分析及海杂波特性研究
• 2.1 IPIX雷达及IPIX雷达实测数据
• 2.1.1 IPIX雷达
• 2.1.2 IPIX雷达实测数据
• 2.2 IPIX雷达实测数据处理方法
• 2.3 海杂波特性研究
• 2.3.1 海杂波散射系数特性
• 2.3.2 海杂波统计特性
• 2.4 本章小结
• 第三章 海杂波幅度统计模型及其仿真研究
• 3.1 海杂波幅度统计模型
• 3.1.1 瑞利分布
• 3.1.2 对数一正态分布
• 3.1.3 韦布尔分布
• 3.1.4 K分布
• 3.2 统计分布参数估计及序列检测
• 3.2.1 统计分布参数估计
• 3.2.2 序列检测（K-S）
• 3.3 统计分布拟合度分布
• 3.3.1 幅度分布拟合
• 3.3.2 拟合优度性分析
• 3.4 海杂波仿真
• 3.4.1 球不变随机过程法（SIRP）
• 3.4.2 零记忆非线性变换法（ZMNL）
• 3.4.3 两种仿真方法的区别
• 3.5 本章小结
• 第四章 海杂波非广延模型及目标检测
• 4.1 基于TSALLIS分布的海杂波非平稳性模型
• 4.1.1 海杂波非平稳特性
• 4.1.2 海杂波非广延模型
• 4.1.3 基于Nelder-Mead的参数估计
• 4.1.4 Tsallis分布拟合优度性
• 4.2 基于TSALLIS分布的目标检测
• 4.2.1 基于单个参数的目标检测
• 4.2.2 改进的基于单个参数的目标检测
• 4.3 非广延分布参数Q的分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 详细摘要