基于FRFT域空间分形特征差异的海面弱目标检测

针对传统分形方法在海杂波研究中的局限性,为了有效检测海面弱小目标,本文提出一种分形理论与时频分析相结合的海面弱目标检测算法。首先通过分数阶Fourier变换(FRFT)将时域回波信号变换到时频联合域,在FRFT的最佳变换域,信号的能量得以聚集、信杂比得以提高。然后提取改进的空间分形特征差异作为检测统计量,将其作为目标检测的依据。利用IPIX雷达实测数据进行验证,实验表明本文的算法可以有效避免门限效应的影响,克服了传统方法中使用固定分数维门限检测效果不佳的缺陷,提高了海事雷达的弱目标检测性能。     

高频地波雷达海杂波背景下的船只目标检测研究进展

针对海杂波对高频地波雷达目标检测的干扰问题,分目标处于海杂波谱区之内和之外两种情况综述了海杂波背景下的目标检测方法。对于海杂波内目标检测的难题,介绍了一种基于现场海态同步观测信息的检测新思路以及初步验证结果。对国内外相关研究进展的归纳总结和新思路的提出,为提出更加有效的海杂波干扰下的目标检测方法提供了重要的参考。     

利用现场海态观测信息的地波雷达一阶海杂波内目标检测方法

为解决地波雷达一阶海杂波内船只目标检测的难题,提出了一种利用风浪流等现场海态观测信息检测海杂波内目标的方法。该方法通过对比实测雷达回波谱和基于现场海态观测信息重构的无目标回波谱,发现实测雷达回波谱中一阶谱频率范围和左右峰值比等特征的异常变化,实现船只目标的检测。将该方法应用于实测地波雷达数据,并利用同步的船舶自动识别系统信息(AIS)对检测结果进行了验证,结果表明本文方法是一种有效的一阶海杂波内目标的检测方法。     

高频地波雷达海杂波背景下的船只目标检测研究进展

针对高频地波雷达目标检测的海杂波干扰问题,分为目标处于海杂波谱区之内和之外两种情况综述了海杂波背景下的目标检测方法。对于海杂波谱区内目标检测的难题,介绍了一种基于现场海态同步观测信息的检测新思路以及初步验证结果。对国内外相关研究进展的归纳总结和新思路的提出,为深入研究相关方法,解决海杂波干扰下的目标检测问题提供了重要的参考。     

高频地波雷达海杂波抑制的时频-矩阵联合法

高频地波雷达海面回波信号中含有很强的海杂波分量,造成虚警与漏警现象,严重影响了对船只目标的探测与管理。本文提出基于时频分析与矩阵分解相联合的海杂波抑制方法。该方法从时频域中检测出海杂波的时变频率范围,同时通过Hankel降秩得到各回波分量奇异值及瞬时频率估计;通过频率匹配及矩阵重构给出海杂波的时域分量,予以剔除。实测雷达数据处理结果表明,在保留目标时域回波与频谱特征的情况下,本方法成功实现了海杂波分量的分离与抑制,提高了对海面目标的探测性能。     

基于递归定量分析的实测海杂波中的小目标检测

提高海杂波中小目标的检测能力,在海洋监视、军事侦察和浮冰检测等军事、民用领域中有着广泛需求,因此海杂波的研究一直是雷达技术领域研究的热点问题。首次将递归定量分析方法引入实测海杂波数据分析中,采用该方法计算海杂波时间序列相空间重构后各递归参量并将其应用于海杂波背景下小目标检测,得到了较好的结果。实验初步证明了采用递归定量分析方法对海杂波数据进行分析和小目标检测是可行并且有效的。     

基于局部回波幅值统计的海杂波背景下小目标检测

针对传统舰载雷达和岸基雷达很难检测出海杂波背景下小目标的现状,提出一种基于局部回波幅值统计的方法来检测海杂波背景下小目标.该算法基于数学统计思想:计算不同距离单元海杂波的幅值的最大值和标准偏差,分析发现距离单元含有小目标回波的最大幅值明显小于其它距离单元只含有海杂波回波的最大幅值,距离单元含有小目标回波的幅值的标准偏差明显大于距离单元只含有海杂波回波的幅值的标准偏差,因此可以在对小目标没有任何先验知识条件下,较准确地检测出海杂波背景下的小目标.实验证明,该算法是有效的.     

高频地波雷达海杂波的边界约束循环对消

在对海洋监视监测的过程中,高频地波雷达的船只目标检测能力与其对海杂波的抑制能力密切相关。但是,传统海杂波时域抑制方法存在目标回波参数与海杂波相近时难以区分其各自分量,对消时目标被误消除的问题。针对上述问题,本文提出了一种适用于高频地波雷达海杂波的边界约束循环对消方法。该方法综合海杂波频移理论和实际海杂波特性分析制定出边界条件,约束建模对消过程,实现海杂波分量的抑制。实测地波雷达数据和船舶自动识别系统(AIS)数据检验的结果表明,本文方法克服了传统方法的不足且信杂比改善更加稳定,能够更加有效地实现海杂波循环对消。     

基于船载雷达图像的海上船只检测方法

随着雷达成像技术和高分辨率光栅显示技术的发展和应用,基于船载雷达图像的船只检测成为可能.海上船只检测的主要困难之一是雷达图像中包含固有的海面背景杂波.传统的雷达船只检测方法,如恒虚警率法(CFAR),以杂波分布模型为基础,计算待检测窗口中的信号统计分布来确定自适应阈值,取得了一些成果.但是,当海面背景杂波和船只目标的回波强度在同一数量级,甚至船只目标淹没在海面背景杂波中时,就难以确定一个有效的阈值将船只目标从雷达图像中提取出来.在分析海面背景杂波和船只目标的相关差异性基础上,提出了一种基于船载雷达序列图像的海上船只快速检测方法.该方法首先对相邻两幅图像进行互相关性分析,在两幅图像中的同一位置提取一定尺寸的移动窗口,计算其互相关函数值,窗口移动一个步长,重复操作直至遍布整幅图像,形成一幅由灰度图像互相关函数值组成的相关图像.然后使用概率神经网络模型(PNN模型)来估计相关图像背景杂波的灰度概率密度分布函数(PDF),应用CFAR技术,使用二分法求解一个区分船只和背景噪声的自适应整体阈值,并根据阈值将相关图像二值化,其中大于阈值的像元作为候选的船只目标信息,小于阈值的像元则为海面背景杂波.最后使用连通性8-邻域准则统计各个候选船只目标区域的像元数,并与预先定义的最小船只目标像元数进行比较,偏小的候选船只目标区域作为虚警去除,保留下来的候选船只目标区域即为船只检测结果.研究显示,如果图像序列中没有船只目标信息,则三维相关图像比较平整.相反,如果图像序列中含有船只目标信息,则三维相关图像上有峰值被检测出,通过测量峰值的高度,就能判断存在可能的船只目标.运用X波段船载雷达序列图像对本文提出的海上船只检测方法进行了测试.测试结果表明,该检测方法具有很好的船只检测效果,得到的船只检测结果与目视判别的结果一致.而且该检测算法原理简单,计算速度快,易于实时处理,具有广阔的应用前景.     

一种新的用于极化SAR图像船只检测的散射相似性测度

本文提出了一种新的用于极化合成孔径雷达（SAR）海上船只目标检测的测度。首先利用散射相似性参数研究船只与海杂波散射机制的差异。基于这些差异,提出了一种新的船只检测测度,该测度能够有效区分船只目标和海杂波。然后提出了利用核密度估计（KDE）方法对该测度进行建模的方法。基于统计模型,实现了自适应恒虚警率（CFAR）的检测方案。本文利用多景C波段RADARSAT-2极化SAR（Pol-SAR）数据上进行实验,系统分析了所提出测度的海杂波拟合性能与船只检测性能,并与两个经典的极化测度进行了比较,实验和比较结果证明了所提的测度的可行性。     

基于时间-Doppler分析的海杂波背景下小目标检测

为解决传统舰载雷达和岸基雷达很难检测出海杂波背景下小目标的现状,提出一种基于时间-Doppler分析法来检测小目标。该算法用离散短时傅里叶变换对实测海杂波数据分析得到不同距离门的时间-Doppler速度图,通过分析和比较距离门含有小目标的Doppler展宽和Doppler速度大小与其他距离门不含有小目标的Doppler展宽和速度大小的不同,即可检测出小目标。实验证明,该算法是有效的。     

基于弧段检测的高频地波雷达特定目标航迹跟踪方法研究

本文对现有的高频地波雷达目标跟踪方法进行了概述,提出了一种地波雷达目标长时连续跟踪的方法,基本思想是:充分挖掘航迹弧段特征,基于特征对船只运动建模,并结合杂波背景进行融合决策。进一步,为了达到长时间连续跟踪的需求,借鉴深度学习的思想,利用新获取的弧段数据对算法估计结果不断递归校正,使得随着获取数据的增加跟踪越准确。该方法适用于杂波环境且在航道附近存在众多干扰船只的情况下对机动目标航迹的实时稳定跟踪,为高频地波雷达在复杂干扰环境下特定目标持续跟踪提供理论基础和方法指导,为充分发挥地波雷达在海上监视监测中的作用提供技术支撑。     

一种改进的地波雷达邻近距离单元格一阶海杂波对消方法

基于邻近距离单元格海杂波特性相关性,分析了不同相干积累时间所导致的目标距离模糊,改进了邻近距离单元格海杂波对消法,此方法克服了邻近单元格海杂波对消所引起的目标对消问题。将研究方法中使用的杂波抑制处理结果应用于CFAR船只目标检测算法,可明显降低目标检测中虚警的概率。     

基于海杂波随机游走模型的多重分形谱分析

海杂波具有非线性、非平稳和时变特性,多重分形测度分析是对物理系统局部奇异性的一个完整描述。本文根据海杂波电磁散射的经典模型——随机游走模型,利用随机微分理论对海杂波的物理特性进行了系统地建模分析。建立了描述海杂波电磁散射时变特性的随机微分方程,利用Itô公式得到了海杂波散射信号幅度和相位的扩散过程模型,并利用多重分形谱分析了该模型的奇异性。为了验证其准确性,与加拿大McMaster大学IPIX雷达实测海杂波数据的多重分形谱进行对比,实验结果表明两者完全一致,从而表明基于随机游走的随机微分模型是描述海杂波动力学机理的有效算法。     

全极化X波段雷达掠散射海面回波统计分布特征研究

尽管复Wishart分布已被广泛应用于SAR数据统计分析,然而该分布函数却很少被用来研究雷达海面掠散射回波时间序列的统计特征。本文通过分析IPIX雷达海面掠散射回波数据发现：大尺度海浪遮挡区的雷达回波能量很低,主要是雷达系统噪声,如果将该部分低能量回波数据剔除以后,真实海面的IPIX 雷达回波时间序列数据亦满足圆高斯分布,因此,IPIX 雷达海面回波的时间序列数据也必然满足复Wishart分布。在此,我们基于Wishart分布模型分别对全极化IPIX 雷达不同极化通道数据的海面回波时间序列数据进行了统计研究,并推导给出了不同通道数据协方差矩阵元素实部、虚部及相位差等参数的统计分布函数模型。通过与雷达测量数据比计较可见,推导所得理论统计模型与实际测量数据吻合很好。本文所得结论对进一步深入理解掠散射海面雷达回波的统计特征具有一定理论意义。     

基于G0分布的高海况SAR船只目标检测方法

高海况条件下船只目标检测一直是SAR船只检测的难点之一,选用何种分布来精确描述强海杂波对目标检测效果有重要影响.文章将常用于陆地城区SAR图像建模的G0分布应用于高海况条件下杂波建模,分析了G0分布对不同星载SAR数据的建模效果,验证了其用于海面杂波拟合的适应性,得出G0分布对极不均匀区域海杂波建模能力要优于常用分布;...     

地波雷达目标检测跟踪联合处理粒子滤波方法

针对固定粒子数PF-TBD算法计算量大、复杂环境下地波雷达海上船只目标检测与跟踪性能不佳的问题,本文将粒子滤波方法应用于地波雷达船只目标检测与跟踪中,提出了基于自适应粒子滤波的地波雷达目标检测与跟踪联合处理方法。该方法结合地波雷达回波谱中目标展宽特性,充分利用了地波雷达回波谱中面目标的粒子权重信息来设置粒子自适应采样策略,提高了目标检测和跟踪联合处理的效果。通过地波雷达实测数据的目标跟踪结果及与同步AIS信息的比对分析,结果表明:提出的检测跟踪联合处理方法在对低信噪比、快速机动等复杂环境下的多目标跟踪时,可提高目标整体跟踪性能。     

X波段雷达图像提取海洋表面风场

船用X波段导航雷达海杂波图像中包含有丰富的海浪、海面流和风场等环境信息。阵风的运动在滤波后的雷达图像序列中是可见的,根据分析阵风的运动,用基于运动估计技术的光流方法从阵风的运动中测定风矢量。文章主要分析了小麦岛海域岸基试验的海杂波数据,将用雷达图像序列提取的风矢量和现场风速仪、风向标测得的风矢量做了比较,证明了光流运动估计技术提取高分率风场的可行性。     

基于多帧聚类的紧凑型地波雷达海上目标航迹起始方法

紧凑型地波雷达是专属经济区内海上船只目标监测预警的重要手段。由于其发射功率低、目标回波信噪比低,在对海上船只目标检测过程中较低的检测概率极易导致目标漏检,采用序贯类方法难以及时起始航迹。对此,本文通过分析杂波和目标的地理位置以及径向速度随时间变化的特点,提出了一种基于多帧聚类的紧凑型地波雷达海上目标航迹起始方法。该方法利用目标和杂波在连续多帧内运动特征的差异,在具有噪声的基于密度的空间聚类算法（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN）求解聚类ε邻域的过程中增加运动特征约束,将各船只目标在多帧内的点迹聚类为不同的簇,实现海上船只目标点迹与杂波点的区分,将簇内点迹按时间顺序顺次连接得到起始航迹。利用仿真与实测紧凑型地波雷达数据开展了航迹起始实验,结果表明,与逻辑法相比,本文方法得到的航迹起始时间平均提前了5.95 min,丢点率平均降低了12.68%,解决了海上弱目标航迹起始时间滞后的问题,适用于杂波区目标与雷达远端船只目标的航迹起始。     

基于模型相似度拟合的海杂波统计方法

本文提出一种基于模型相似度拟合的海杂波统计方法。首先根据合成孔径雷达(SAR)图像计算瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布、K分布、G0分布5种经典的海杂波分布的概率密度函数,然后根据模型间的相似度准则拟合得到新的海杂波分布模型。文章利用四景不同类型的真实SAR数据对算法的拟合性能进行了评价,结果显示利用该算法得到的拟合模型与真实SAR数据的平均Kullback-Leibler距离仅为0.015 84,远优于其他分布模型。基于该拟合模型的恒虚警率舰船检测算法对四景SAR数据的平均检测精度达到95.75%,在控制虚警和漏检方面均优于采用其他模型的同类方法。