基于分形理论的海面弱目标检测

发布时间：2017-10-08 14:49

  本文关键词：基于分形理论的海面弱目标检测

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【摘要】：雷达是通过发射电磁信号,再从接收信号中检测回波来发现目标并测定其位置的。在雷达接收信号中,由海面产生的杂波信号(海杂波)对雷达检测目标具有严重的抑制作用,因此,对海杂波的研究对于合理设计雷达系统、有效处理雷达回波信号并检测海面上的目标具有十分重要的意义。目前,对于航海雷达来说海杂波背景下弱目标的检测还是一个极具挑战性的难题,而且随着科学技术的发展,海面弱目标检测在军防建设和民用领域具有十分广阔的应用前景,因此,研究海杂波背景下弱目标的检测有着十分重要的理论意义和应用价值。海杂波中的弱目标检测,传统的方法是从统计的角度分析海杂波的特性,但统计模型不能很好地反映海杂波的物理机制,导致检测效果很不理想。随着非线性理论的发展,很多新的方法不断地被应用到海面弱目标检测中。分形是非线性科学的重大分支,是从结构角度研究对象的不规则性。本文主要研究了如何用分形理论来处理海杂波并检测弱目标,在研究中注重理论与实证相结合,一方面采用最新的分形理论研究海杂波,另一方面结合IPIX雷达实测海杂波数据检验各分形方法在检测弱目标时的有效性。本文主要研究了海杂波和目标回波多种分形参数的差异,并基于此进行实验分析多种分形参数的检测性能,最后利用小波领袖多重分形分析法(WL-MF)实现海面弱目标的检测。主要研究内容包括：从海杂波的单一分形特性展开研究,分别利用时域盒维数与分数布朗运动(空间)中的Hurst指数分析海杂波与目标回波的分形特征差异,并比较两种方法检测性能的优劣；验证海杂波的多重分形特性,并在此基础上选用多重分形去势波动分析法(MF-DFA)对海杂波和目标回波的多重分形参数进行对比分析,并与前两种方法对比检测效果；利用小波分析在计算多重分形特性上的理论优势,最终选用WL-MF方法实现海面弱目标的检测,并与前几种方法对比,发现其检测性能更好。
【关键词】：海杂波 弱目标检测 分形 小波领袖法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN957.51
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 基于统计理论的研究11-12
• 1.2.2 基于混沌理论的研究12-13
• 1.2.3 基于分形理论的研究13-14
• 1.3 课题主要研究内容14
• 1.4 论文结构安排14-16
• 第2章 海杂波特性分析16-24
• 2.1 海杂波基本特性分析16-19
• 2.1.1 海杂波组成16
• 2.1.2 海杂波后向散射系数16-19
• 2.2 Mcmaster IPIX雷达实测海杂波数据分析19-23
• 2.2.1 雷达参数及采样情况19-20
• 2.2.2 数据信息20-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第3章 基于单一分形的海面弱目标检测24-50
• 3.1 分形理论基础24-27
• 3.2 基于分形维数的海面弱目标检测27-35
• 3.2.1 常用分形维数的定义与计算方法27-29
• 3.2.2 基于盒维数差异的海面弱目标检测29-35
• 3.3 基于Hurst指数的海面弱目标检测35-48
• 3.3.1 FBM模型36-38
• 3.3.2 Hurst指数的定义与计算方法38-42
• 3.3.3 基于小波Hurst指数差异的海面弱目标检测42-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第4章 基于多重分形的海面弱目标检测50-74
• 4.1 海杂波的多重分形特性分析50-54
• 4.2 基于MF-DFA的海面弱目标检测54-61
• 4.2.1 MF-DFA方法的定义与计算54-55
• 4.2.2 基于MF-DFA差异的海面弱目标检测55-61
• 4.3 基于WL-MF的海面弱目标检测61-71
• 4.3.1 WL-MF方法的定义与计算62-63
• 4.3.2 基于WL-MF差异的海面弱目标检测63-71
• 4.4 本章小结71-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 攻读学位期间公开发表论文80-81
• 致谢81-82
• 作者简介82

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