基于矩阵信息几何的雷达目标检测方法研究

发布时间：2021-08-24 11:09

　　矩阵信息几何是信息几何理论在应用中发展较快的一套理论体系,在信息科学等领域展现出了巨大的应用潜力。本文以矩阵信息几何理论为基础,针对复杂非均匀杂波以及低信杂比条件下的雷达目标检测问题,研究了矩阵流形上的信息度量、矩阵CFAR（constant false alarm rate）检测方法、矩阵流形滤波以及协方差矩阵估计等科学问题,提出了一系列的新思想和新方法,为雷达目标检测提供了一些新的技术手段。第一章梳理了非均匀杂波和低信杂比条件下的雷达目标检测的一些问题,归纳和总结了矩阵信息几何在自然科学领域中的应用现状。第二章深入浅出的介绍了矩阵信息几何的数学基础,对一些基本的数学概念和方法进行了阐述,为后续研究奠定基础。第三章针对低信杂比条件下的雷达目标检测问题,研究了基于扩展KL（Kullback-Leibler）散度的雷达目标检测方法。首先介绍了Hermitian正定矩阵流形上的扩展KL散度度量,在此基础上推导了一组Hermitian正定矩阵的扩展KL散度均值和中值;其次,在矩阵流形上设计了基于不同扩展KL散度的矩阵CFAR检测器,并通过仿真杂波数据和实测海杂波数据实验验证了不同扩展KL散度... 

【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：174 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 雷达目标检测技术的研究现状
        1.2.2 目标检测的信息几何方法研究现状
        1.2.3 矩阵信息几何应用的研究现状
    1.3 论文的主要工作和组织结构
第二章 矩阵信息几何的数学基础
    2.1 引言
    2.2 正定矩阵流形的数学原理
        2.2.1 正定矩阵的数学运算
        2.2.2 正定矩阵空间的几何
        2.2.3 矩阵流形上的黎曼度量
        2.2.4 矩阵流形上的几何均值
    2.3 信息散度的数学基础
        2.3.1 α信息散度
        2.3.2 Bregman信息散度
        2.3.3 α-β对数行列式信息散度
    2.4 本章小结
第三章 基于扩展KL散度的雷达目标检测方法
    3.1 引言
    3.2 矩阵CFAR检测器
        3.2.1 信号的矩阵流形
        3.2.2 矩阵CFAR的检测原理
    3.3 基于测地线距离的矩阵CFAR检测
        3.3.1 黎曼均值和中值
        3.3.2 Log-Euclidean均值和中值
        3.3.3 实验结果分析
    3.4 基于KL散度的矩阵CFAR检测
        3.4.1 矩阵流形上的KL散度
        3.4.2 KL散度均值和中值
        3.4.3 实验结果分析
    3.5 基于扩展KL散度的矩阵CFAR检测
        3.5.1 Bhattacharyya均值和中值
        3.5.2 SKL均值和中值
        3.5.3 tKL中心
        3.5.4 实验结果分析
    3.6 矩阵流形上的检测势分析
        3.6.1 矩阵CFAR的分类解释
        3.6.2 不同度量方法的各向异性
        3.6.3 矩阵CFAR的检测势分析
    3.7 本章小结
第四章 基于tBD和 tJBD的雷达目标检测方法
    4.1 引言
    4.2 基于tBD的雷达目标检测
        4.2.1 矩阵流形上tBD的定义
        4.2.2 矩阵流形上tBD中心
        4.2.3 实验结果分析
    4.3 基于tJBD的雷达目标检测
        4.3.1 矩阵流形上tJBD的定义
        4.3.2 矩阵流形上tJBD中心
        4.3.3 实验结果分析
    4.4 矩阵流形上的检测势分析
        4.4.1 tBD矩阵CFAR的检测势分析
        4.4.2 tJBD矩阵CFAR的检测势分析
    4.5 本章小结
第五章 基于矩阵流形滤波的雷达目标检测方法
    5.1 引言
    5.2 图像滤波的基本原理
        5.2.1 均值滤波
        5.2.2 双边滤波
        5.2.3 非局部均值滤波
    5.3 矩阵流形滤波的基本原理
        5.3.1 加权系数的计算
        5.3.2 滤波矩阵的计算
    5.4 实验结果分析
        5.4.1 仿真数据实验分析
        5.4.2 实测数据实验分析
    5.5 流形滤波矩阵CFAR的检测势分析
    5.6 本章小结
第六章 基于信息散度的ANMF检测方法
    6.1 引言
    6.2 正定矩阵流形上的协方差估计
        6.2.1 流形上协方差估计问题
        6.2.2 Hermitian正定矩阵的求解
    6.3 基于散度均值的ANMF检测
        6.3.1 散度均值的鲁棒性分析
        6.3.2 实验结果分析
    6.4 基于散度中值的ANMF检测
        6.4.1 散度中值的鲁棒性分析
        6.4.2 实验结果分析
    6.5 基于tBD中心的ANMF检测
        6.5.1 tBD中心的鲁棒性分析
        6.5.2 实验结果分析
    6.6 基于tJBD中心的ANMF检测
        6.6.1 tJBD中心的鲁棒性分析
        6.6.2 实验结果分析
    6.7 本章小结
第七章 结束语
    7.1 主要创新点总结
    7.2 下一步工作展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于矩阵信息几何的飞机尾流目标检测方法[J]. 刘俊凯,李健兵,马梁,陈忠宽,蔡益朝.  雷达学报. 2017(06)
[2]雷达低可观测目标探测技术[J]. 陈小龙,关键,黄勇,何友.  科技导报. 2017(11)
[3]稀疏域海杂波抑制与微动目标检测方法[J]. 陈小龙,关键,董云龙,赵志坚.  电子学报. 2016(04)
[4]雷达目标检测的信息几何方法[J]. 赵兴刚,王首勇.  信号处理. 2015(06)
[5]海杂波中的雷达目标检测技术综述[J]. 何友,黄勇,关键,陈小龙.  现代雷达. 2014(12)
[6]信息几何理论与应用研究进展[J]. 黎湘,程永强,王宏强,秦玉亮.  中国科学:信息科学. 2013(06)
[7]正定矩阵流形上的Jacobi场[J]. 罗志坤,孙华飞,李帝东.  北京理工大学学报. 2013(06)
[8]提高雷达机动目标检测性能的二维频率域匹配方法[J]. 吴孙勇,廖桂生,朱圣棋,杨志伟.  电子学报. 2012(12)
[9]雷达技术发展规律和宏观趋势分析[J]. 杨建宇.  雷达学报. 2012(01)
[10]非奇异Hermite矩阵流形上的Jacobi场[J]. 段晓敏,孙华飞.  北京理工大学学报. 2011(11)

博士论文
[1]雷达信号处理的信息理论与几何方法研究[D]. 程永强.国防科学技术大学 2012
[2]机载雷达恒虚警率检测方法研究[D]. 胡文琳.国防科学技术大学 2007



本文编号：3359875