海雜波分形特性分析及其在海上目標(biāo)檢測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、分形作為非線性科學(xué)的重要分支之一，其理論和方法在雷達(dá)、聲納、無線通訊、射電天文等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用研究。在前人研究成果的基礎(chǔ)上，本文著重對(duì)海雜波的分形特性及其相關(guān)目標(biāo)檢測(cè)方法進(jìn)行了分析和研究。主要工作概括如下:
　　 1.研究了海雜波的自仿射性質(zhì)和目標(biāo)檢測(cè)方法。首先總結(jié)了自仿射時(shí)間序列分形分析的基本理論和方法，重點(diǎn)研究了兩種結(jié)構(gòu)函數(shù)分析法。利用波動(dòng)分析法對(duì)實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù)的自仿射性質(zhì)進(jìn)行分析，建立了不同尺度下的平均波動(dòng)，分析

2、了海雜波的飽和現(xiàn)象，根據(jù)波動(dòng)曲線的線性特征，以q階歸一化波動(dòng)曲線斜率作為區(qū)分目標(biāo)和海雜波的分形特征值，提出了基于波動(dòng)分析飽和現(xiàn)象的海上小弱目標(biāo)檢測(cè)方案。
　　 2.研究了海雜波的長(zhǎng)程相關(guān)性質(zhì)和目標(biāo)檢測(cè)方法。首先簡(jiǎn)要闡述了長(zhǎng)程相關(guān)的基本理論和估計(jì)方法，重點(diǎn)研究了變異函數(shù)法。利用變異函數(shù)，建立海雜波在時(shí)間軸上的變異函數(shù)特征曲線，分別分析了海雜波與目標(biāo)信號(hào)的長(zhǎng)程相關(guān)性。根據(jù)所獲得的曲線特征，設(shè)計(jì)了變異函數(shù)曲線擬合斜率和變異函數(shù)曲線樣本

3、均值作為區(qū)分目標(biāo)和海雜波的分形特征值，由此提出了基于長(zhǎng)程相關(guān)特征的海上目標(biāo)檢測(cè)方法。
　　 3.研究了海雜波的多重分形互相關(guān)性質(zhì)和目標(biāo)檢測(cè)方法。提出了一種研究長(zhǎng)程互相關(guān)和多重分形的新方法——Q階混合矩結(jié)構(gòu)分割函數(shù)法(Q-MMSPF)。通過實(shí)驗(yàn)分析，將其與多重分形消除趨勢(shì)互相關(guān)分析法、多重分形高度互相關(guān)分析法進(jìn)行了比較。然后，利用Q-MMSPF分析了海雜波時(shí)間序列的多重分形互相關(guān)特征。通過對(duì)實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù)的計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，海雜波互相

4、關(guān)多重分形特征較弱，目標(biāo)信號(hào)之間的互相關(guān)多重分形特征明顯，而目標(biāo)信號(hào)與海雜波之間的互相關(guān)多重分形程度介于二者之間。據(jù)此提出了基于Q-MMSPF的海雜波背景下目標(biāo)檢測(cè)方法。
　　 4.研究了分形模型在航海雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)中的應(yīng)用問題。首先研究了多分形布朗運(yùn)動(dòng)理論，分析了參數(shù)估計(jì)方法。然后，針對(duì)航海雷達(dá)海雜波實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了海雜波具有非對(duì)稱和尖峰厚尾的非高斯統(tǒng)計(jì)分布，并且表現(xiàn)出分形特征;同時(shí)也驗(yàn)證了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在5≤q≤50的情況下基本滿足