某岸基警戒雷达实测数据的海杂波特性分析及抑制方法研究

发布时间：2020-10-16 05:01

　　 海面对雷达电磁波的后向散射作用使得雷达接收的回波信号中包含大量海杂波,影响了海事雷达的检测和跟踪性能。为了能够更好地抑制海杂波,提高雷达在海杂波背景中的检测能力,本文主要基于某岸基警戒雷达采集到的实测海杂波数据,研究了海杂波的特性及抑制方法。主要工作如下:1、结合实测雷达回波数据分析海杂波的特性。通过对实测海杂波数据进行幅值分布拟合,验证K分布具有较好的拟合性;通过估算实测数据的功率谱,发现海杂波具有多谱峰、较大谱宽的频谱特点;另外通过研究实测海杂波数据的相关性,发现海杂波与目标在多普勒相关性方面存在较大的差异。2、分别用奇异值分解法和传统的自适应频域滤波法对实测海杂波进行处理。发现奇异值分解法适合抑制高海况的强海杂波,而对抑制弱海杂波或检测独立目标时,易在抑制海杂波的同时也将目标信号去除。并解释了自适应频域滤波不能有效抑制海杂波的原因。3、根据海杂波与运动目标在多普勒相关性方面表现的较大差异,提出一种新的两级多普勒相关性判别实现海杂波抑制的算法。通过对隔周测频估算得到的二维多普勒频率矩阵先后进行脉间和区域间的两级相关性判别,区分出海杂波和运动目标,再将杂波归一成平均噪声电平,实现对海杂波的抑制。并通过对大量实测海杂波数据的处理,证明该两级相关性判别法对海杂波抑制的有效性。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN957.51
【部分图文】：

当固定形状参数 ，随着尺度参数 的增大，概率密度曲线峰值变小，曲线变缓。(a)固定尺度参数 ，变化形状参数 (b) 固定形状参数 ，变化尺度参数图2.2 对数正态分布概率密度函数随参数变化曲线对数正态分布一个显著的特点是大幅度海杂波的概率相当高，幅值动态范围变大，拖尾较长。其适用于较为恶劣的海杂波环境，对于高精度雷达或高海况的杂波情况，对数正态分布模型较为匹配。而瑞利分布只适用于较为简单的杂波环境。采用零记忆非线性变换法(ZMNL)[34][35]可以仿真生成包括对数正态分布在内的不同分布杂波，其基本思路是：先将一个高斯白噪声序列 in 经过线性滤波器H ( )，得到相关高斯随机序列 iu ，然后再将其通过特定的非线性变换G ( ) ，即可生成幅度满足某种特殊分布的随机序列 iz 。其中非线性变换 决定变换后的杂波幅值分布，线性滤波器 决定杂波的功率谱。这里线性滤波器的作用是为了补偿非线性变换造成的功率谱损失。图2.3 零记忆非线性变换法(ZMNL)流程图iniuiz线性数字滤波器H ( )非线性变换G( )n ~ N(0

的幅值 PDF 进行对数正态分布拟合的情况。由图可见，仿真的 Lognormal 分布曲线和其对应的理论分布较为拟合。图2.5 对数正态分布模型杂波仿真及其 PDF 曲线拟合3.韦布尔(Weibull)分布Weibull 分布的幅度动态范围介于 Rayleigh 分布和 Lognormal 分布之间，通常能更好地精准表示实际海杂波分布。Weibull 分布和 Lognormal 分布一样，也含有两个影响参数。其概率密度函数可以表示为：1( ) ( ) exp ( ) 0, 0, 0v vv x xf x x v (2-8)其中，x表示海杂波的幅值，v是形状参数，表示曲线的倾斜程度。 是尺度参数，表示海杂波的功率水平。当 v =1时，Weibull 分布就变成指数分布。当 v =2时

强度大小有关。(a)固定尺度参数 ，变化形状参数 (b) 固定形状参数 ，变化尺度参数图2.6 韦布尔分布概率密度函数随参数变化曲线对比韦布尔分布曲线和对数正态分布曲线，发现韦布尔分布曲线的对称性更好。故韦布尔分布模型对于幅值动态起伏均匀，高分辨雷达、低雷达入射角的情况，能较好地拟合。图 2.7 为用 ZMNL 法模拟产生韦布尔分布模型杂波的过程。由于 Weibull 分布是由两个相互独立的正态分布变量的平方和再开方得到，故其序列产生的基本过程如下。
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本文编号：2842799