非同質(zhì)分布背景下的高頻雷達(dá)目標(biāo)多幀檢測技術(shù)研究.pdf

1、利用高頻段垂直極化電磁波在海洋表面繞射的原理，高頻地波超視距雷達(dá)（High Frequency Surface Wave Radar, HFSWR）能夠?qū)崿F(xiàn)全天候、大范圍超視距探測，并且可以避免針對傳統(tǒng)微波雷達(dá)設(shè)計(jì)的隱身技術(shù)對檢測性能的損害。這些有利特性使得 HFSWR在軍事和民用領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。然而，HFSWR檢測背景中多源雜波（如海雜波、電離層雜波、大氣噪聲等）的共同干擾使得檢測平面呈現(xiàn)非同質(zhì)特性，背景統(tǒng)計(jì)特性難以用單一統(tǒng)計(jì)

2、分布進(jìn)行描述，這使得目標(biāo)檢測的難度大大增加。
　　為此，本文深入研究真實(shí)HFSWR系統(tǒng)檢測背景的統(tǒng)計(jì)分布特征，針對弱目標(biāo)檢測問題，提出了一種基于檢測背景統(tǒng)計(jì)特性分析的多幀檢測策略。這一策略包括HFSWR檢測背景分割、分割區(qū)統(tǒng)計(jì)特性分析、基于分割區(qū)統(tǒng)計(jì)特性的檢測平面均勻化以及均勻檢測平面下的檢測前跟蹤技術(shù)應(yīng)用四個(gè)主要模塊。本文針對這四個(gè)模塊的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，主要內(nèi)容如下：
　　1．提出了一種快速 Viterbi算法實(shí)現(xiàn)檢測前

3、跟蹤技術(shù)。檢測前跟蹤技術(shù)相比于傳統(tǒng)先檢測后跟蹤技術(shù)能夠更加有效的檢測到信噪比更低的小目標(biāo)。Viterbi算法是動(dòng)態(tài)編程算法實(shí)現(xiàn)檢測前跟蹤的一種手段，本文提出的快速Viterbi算法是對常規(guī)算法的一種改進(jìn)，特點(diǎn)是計(jì)算量更低、避免了常規(guī)算法中的能量擴(kuò)散效應(yīng)、檢測性能與常規(guī)算法相當(dāng)。這種新算法并不局限于在高頻雷達(dá)中使用，可以推廣到其他體制雷達(dá)目標(biāo)檢測、紅外目標(biāo)檢測、視頻目標(biāo)跟蹤等領(lǐng)域。
　　2．采用云模型方法對HFSWR檢測背景進(jìn)行了區(qū)

4、域分割，將不具有統(tǒng)一分布特性的檢測背景分割成強(qiáng)散射區(qū)、中等散射區(qū)和弱散射區(qū)。并分別對三個(gè)分割區(qū)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，利用不同參數(shù)的Weibull分布對各個(gè)散射區(qū)進(jìn)行擬合。并利用分割區(qū)擬合線性度、分割區(qū)之間的KL散度等指標(biāo)對分割結(jié)果進(jìn)行了評價(jià)和優(yōu)化。檢測背景分割為利用已知統(tǒng)計(jì)分布對HFSWR非同質(zhì)檢測背景進(jìn)行描述提供了可能，為利用統(tǒng)計(jì)特征選擇、設(shè)計(jì)檢測手段奠定了基礎(chǔ)。
　　3．利用分割結(jié)果對HFSWR非同質(zhì)檢測背景進(jìn)行了均勻化，得到了統(tǒng)一

5、的指數(shù)分布檢測平面。首先利用一元曲線回歸分析對檢測背景進(jìn)行野值剔除，避免強(qiáng)雜波、噪聲、目標(biāo)等對檢測背景分布參數(shù)估計(jì)的影響；然后將具有Weibull分布特征的檢測平面轉(zhuǎn)化為均勻的指數(shù)分布檢測平面。檢測平面的均勻化為經(jīng)典恒虛警檢測手段以及檢測前跟蹤技術(shù)的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。
　　4．綜合以上模塊，提出了一種基于檢測背景分割的HFSWR弱目標(biāo)多幀檢測策略。綜合運(yùn)用檢測背景分割、統(tǒng)計(jì)特征分析、檢測平面均勻化、檢測前跟蹤技術(shù)等手段實(shí)現(xiàn)HFSWR