海面對(duì)雷達(dá)電磁波的后向散射作用使得雷達(dá)接收的回波信號(hào)中包含大量海雜波,影響了海事雷達(dá)的檢測(cè)和跟蹤性能。為了能夠更好地抑制海雜波,提高雷達(dá)在海雜波背景中的檢測(cè)能力,本文主要基于某岸基警戒雷達(dá)采集到的實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù),研究了海雜波的特性及抑制方法。主要工作如下:1、結(jié)合實(shí)測(cè)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)分析海雜波的特性。通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù)進(jìn)行幅值分布擬合,驗(yàn)證K分布具有較好的擬合性;通過(guò)估算實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的功率譜,發(fā)現(xiàn)海雜波具有多譜峰、較大譜寬的頻譜特點(diǎn);另外通過(guò)研究實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù)的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)海雜波與目標(biāo)在多普勒相關(guān)性方面存在較大的差異。2、分別用奇異值分解法和傳統(tǒng)的自適應(yīng)頻域?yàn)V波法對(duì)實(shí)測(cè)海雜波進(jìn)行處理。發(fā)現(xiàn)奇異值分解法適合抑制高海況的強(qiáng)海雜波,而對(duì)抑制弱海雜波或檢測(cè)獨(dú)立目標(biāo)時(shí),易在抑制海雜波的同時(shí)也將目標(biāo)信號(hào)去除。并解釋了自適應(yīng)頻域?yàn)V波不能有效抑制海雜波的原因。3、根據(jù)海雜波與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在多普勒相關(guān)性方面表現(xiàn)的較大差異,提出一種新的兩級(jí)多普勒相關(guān)性判別實(shí)現(xiàn)海雜波抑制的算法。通過(guò)對(duì)隔周測(cè)頻估算得到的二維多普勒頻率矩陣先后進(jìn)行脈間和區(qū)域間的兩級(jí)相關(guān)性判別,區(qū)分出海雜波和運(yùn)動(dòng)目標(biāo),再將雜波歸一成平均噪聲電平,實(shí)現(xiàn)對(duì)海雜波的抑制。并通過(guò)對(duì)大量實(shí)測(cè)海雜波數(shù)據(jù)的處理,證明該兩級(jí)相關(guān)性判別法對(duì)海雜波抑制的有效性。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN957.51
【部分圖文】：

當(dāng)固定形狀參數(shù) ，隨著尺度參數(shù) 的增大，概率密度曲線峰值變小，曲線變緩。(a)固定尺度參數(shù) ，變化形狀參數(shù) (b) 固定形狀參數(shù) ，變化尺度參數(shù)圖2.2 對(duì)數(shù)正態(tài)分布概率密度函數(shù)隨參數(shù)變化曲線對(duì)數(shù)正態(tài)分布一個(gè)顯著的特點(diǎn)是大幅度海雜波的概率相當(dāng)高，幅值動(dòng)態(tài)范圍變大，拖尾較長(zhǎng)。其適用于較為惡劣的海雜波環(huán)境，對(duì)于高精度雷達(dá)或高海況的雜波情況，對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型較為匹配。而瑞利分布只適用于較為簡(jiǎn)單的雜波環(huán)境。采用零記憶非線性變換法(ZMNL)[34][35]可以仿真生成包括對(duì)數(shù)正態(tài)分布在內(nèi)的不同分布雜波，其基本思路是：先將一個(gè)高斯白噪聲序列 in 經(jīng)過(guò)線性濾波器H ( )，得到相關(guān)高斯隨機(jī)序列 iu ，然后再將其通過(guò)特定的非線性變換G ( ) ，即可生成幅度滿足某種特殊分布的隨機(jī)序列 iz 。其中非線性變換 決定變換后的雜波幅值分布，線性濾波器 決定雜波的功率譜。這里線性濾波器的作用是為了補(bǔ)償非線性變換造成的功率譜損失。圖2.3 零記憶非線性變換法(ZMNL)流程圖iniuiz線性數(shù)字濾波器H ( )非線性變換G( )n ~ N(0

的幅值 PDF 進(jìn)行對(duì)數(shù)正態(tài)分布擬合的情況。由圖可見，仿真的 Lognormal 分布曲線和其對(duì)應(yīng)的理論分布較為擬合。圖2.5 對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型雜波仿真及其 PDF 曲線擬合3.韋布爾(Weibull)分布Weibull 分布的幅度動(dòng)態(tài)范圍介于 Rayleigh 分布和 Lognormal 分布之間，通常能更好地精準(zhǔn)表示實(shí)際海雜波分布。Weibull 分布和 Lognormal 分布一樣，也含有兩個(gè)影響參數(shù)。其概率密度函數(shù)可以表示為：1( ) ( ) exp ( ) 0, 0, 0v vv x xf x x v (2-8)其中，x表示海雜波的幅值，v是形狀參數(shù)，表示曲線的傾斜程度。 是尺度參數(shù)，表示海雜波的功率水平。當(dāng) v =1時(shí)，Weibull 分布就變成指數(shù)分布。當(dāng) v =2時(shí)

強(qiáng)度大小有關(guān)。(a)固定尺度參數(shù) ，變化形狀參數(shù) (b) 固定形狀參數(shù) ，變化尺度參數(shù)圖2.6 韋布爾分布概率密度函數(shù)隨參數(shù)變化曲線對(duì)比韋布爾分布曲線和對(duì)數(shù)正態(tài)分布曲線，發(fā)現(xiàn)韋布爾分布曲線的對(duì)稱性更好。故韋布爾分布模型對(duì)于幅值動(dòng)態(tài)起伏均勻，高分辨雷達(dá)、低雷達(dá)入射角的情況，能較好地?cái)M合。圖 2.7 為用 ZMNL 法模擬產(chǎn)生韋布爾分布模型雜波的過(guò)程。由于 Weibull 分布是由兩個(gè)相互獨(dú)立的正態(tài)分布變量的平方和再開方得到，故其序列產(chǎn)生的基本過(guò)程如下。
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