海雜波中目標(biāo)檢測的時頻方法研究.pdf

1、隨著對地高分辨觀測技術(shù)的發(fā)展，海雜波的背景中目標(biāo)的識別和檢測越來越成為熱門研究話題。海面目標(biāo)的回波，主要是來自海面背景本身的雜波和目標(biāo)的散射回波。要實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對海面目標(biāo)的檢測，就要區(qū)分這兩種散射回波的特征。本研究基于加拿大McMaster大學(xué)IPIX雷達(dá)實(shí)測數(shù)據(jù)，利用時頻分析方法，研究背景海雜波和目標(biāo)的散射回波的特性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了兩種典型的雷達(dá)海雜波數(shù)據(jù)的產(chǎn)生方法，即無記憶非線性變換法(ZMNL)和球不變隨機(jī)過

2、程法(SIRP)。重點(diǎn)用ZMNL法產(chǎn)生了符合瑞利分布、對數(shù)正態(tài)分布和韋伯兒分布的海雜波。用SIRP方法產(chǎn)生了符合相關(guān)K分布的海雜波，并分析了兩種雜波的產(chǎn)生方法的優(yōu)缺點(diǎn)。⑵分析了海雜波的功率譜特性。研究海雜波功率譜的估計方法有經(jīng)典的周期圖法和現(xiàn)代譜估計法，用這兩種方法分析了實(shí)測海雜波數(shù)據(jù)的功率譜，結(jié)果表明不同極化和海情的雜波的功率譜存在差異，同時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代譜分析方法比經(jīng)典的周期圖法取得更加平滑和清晰的效果。然后用相關(guān)函數(shù)法分析了海雜波的時間

3、相關(guān)性，研究表明海雜波的時間相關(guān)性都有一個共同的特點(diǎn)就是經(jīng)歷過一個去相關(guān)時間，然后是一個比較長的衰減期直到相關(guān)函數(shù)值幾乎為0。然后對海雜波的空間相關(guān)性作了分析。⑶研究了實(shí)測海雜波數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性。列舉了瑞利分布、對數(shù)正態(tài)分布、韋伯兒分布和K分布這四種統(tǒng)計分布模型。根據(jù)實(shí)測海雜波數(shù)據(jù)，用理論分布模型和實(shí)際分布進(jìn)行了對比研究，結(jié)果表明相關(guān) K分布可以很好地擬合實(shí)測海雜波數(shù)據(jù)。⑷描述了背景海雜波和帶目標(biāo)的海雜波的時頻分析方法。包括短時傅里葉變換

4、法(STFT)，維格納分布法(Wigner-Ville)法,Wigner-Hough變換法，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換法(FRFT)。然后用實(shí)測海雜波數(shù)據(jù)對以上方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證和對比，發(fā)現(xiàn)短時傅里葉變換能夠得到清晰的時頻分布特性。然后用Matlab仿真實(shí)測海雜波數(shù)據(jù)的維格納分布、平滑維格納分布和平滑偽維格納分布，仿真結(jié)果表明平滑偽維格納分布能夠有效克服交叉干擾項對維格納分布帶來的影響，取得較好的時頻分析效果。同時通過研究背景海雜波數(shù)據(jù)和帶目