雷达海杂波背景下的恒虚警率目标检测方法研究及实现
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摘要
随着雷达技术的发展,高分辨率雷达技术逐渐成熟。利用高分辨率雷达检测海杂波背景下的目标时,其海杂波模型具有多样性的特点,使利用恒虚警率技术检测海杂波背景下的目标具有了局限性。本文通过分析这种局限性,并且结合国内外恒虚警率检测器的发展方向,在研究海杂波幅值分布特点和恒虚警率检测器原理的基础上,提出了一种适合多杂波模型的恒虚警率目标检测方法,利用这一方法解决了在海杂波背景下进行目标检测时所遇到的检测器杂波模型理论设计值与实际海杂波的分布相背离的问题。这种方法是建立在对海杂波模型进行正确识别基础上的,对杂波背景下的目标不仅能够有效的检测出来,而且能够有效的减小海杂波对于目标检测的干扰。
这种检测方法的核心是对杂波幅值分布模型的识别,本文在对各种杂波模型识别方法进行介绍的基础上,分析了它们各自的优缺点,研究了各种海杂波模型的典型特征,提出了一种模型识别方法并利用蒙特卡洛方法来证明这个方法的有效性,同时研究了尾长对于识别率的影响情况。这种识别方法解决了以往识别方法识别率低、涉及数学原理过多的问题,易于工程实现。
本文首先在介绍雷达信号恒虚警率处理原理的基础上对杂波模型进行了研究,指出了本文重点关注的杂波模型。然后对恒虚警率检测器的原理及选用原则进行了分析,在遵循这个原则的前提下,为各种杂波模型选择了合适的检测器。
本文在中间以大量的篇幅介绍了适合多杂波模型的恒虚警率目标检测方法和杂波模型识别方法及其验证过程。
文章最后解决了这种检测方法的实现问题,设计了名为雷达图像目标检测系统的检测软件。这个软件充分融合了本文的各种算法,结合了软件工程学方面的知识,采用模块化设计,通过混合编程的方法实现,实际应用表明,该软件能够准确的检测出雷达图像上的目标。在进行软件设计时,还对雷达图像的终端显示方法进行了研究,通过采用基于Matcom的VC与Matlab的混合编程的方法结合查表法来实现雷达图像的终端显示,这个方法不仅能够提高雷达图像的刷新速度,而且能够保证雷达图像的显示精度。
The rapid development of radar technology, high resolution radar technology have come into wide use.Clutter range distribution faces a highly complicated clutter environment when we make use of it to detect the target under sea clutter, so the limitation has arisen from which constant false alarm rate(CFAR) detector detect the target under sea clutter.To solve the limitation,By analyzing causes of the limitation and the direction of constant false alarm rate detector both at home and abroad,after studying special feature of clutter range distribution model and the basic principles of constant false alarm rate detector,the paper introduces you to the CFAR target detection method for multiple clutter model.The method based on the model recognition,it can not detect the target under the sea sultter, but also depresses clutter numbers.
The key to the method is the model recognition,so the paper introduces you to a few model recognition methods,by analyzing their merits and demerits and special feature of clutter model,introduces you to a new method which can recognize radar clutter model,the monte carlo experiment based on the simulation of sea clutter shows the method is true,it shows the method has a higher recognition rate and stability,it also offers the length of tail which has higher recognition.The method solve the problem of lower recognition rate and touch on complicated principles of mathematics,it is easier to implement.
The paper study clutter range distribution model after introducing you to the basic principles of constant false alarm rate at first,and point out the model the paper pay close attention to.Later,By analyzing the basic principles of constant false alarm rate detector and the principles of choosing the detector,choosing appropriate detector for each model.
Secondly,the paper introduces you to the CFAR target detection method for multiple clutter model and model recognition method and theirs course of verification.
At last,Implementation of constant false alarm rate target detection method under the radar sea clutter is the radar image target detection software.The software is designed according to the knowledge of software engineer and implemented by hybrid programming.The result of the application of the software shows it can detect the target on the radar image accurately.This paper introduces you to a new display method of rader image in terminal,coordinate inquiry is used in it.Hybrid programming with VC and Matlab based on Matcom is fitted in software and easy to use,the image quality and velocity of display is high so that it is very valuable.
这种检测方法的核心是对杂波幅值分布模型的识别,本文在对各种杂波模型识别方法进行介绍的基础上,分析了它们各自的优缺点,研究了各种海杂波模型的典型特征,提出了一种模型识别方法并利用蒙特卡洛方法来证明这个方法的有效性,同时研究了尾长对于识别率的影响情况。这种识别方法解决了以往识别方法识别率低、涉及数学原理过多的问题,易于工程实现。
本文首先在介绍雷达信号恒虚警率处理原理的基础上对杂波模型进行了研究,指出了本文重点关注的杂波模型。然后对恒虚警率检测器的原理及选用原则进行了分析,在遵循这个原则的前提下,为各种杂波模型选择了合适的检测器。
本文在中间以大量的篇幅介绍了适合多杂波模型的恒虚警率目标检测方法和杂波模型识别方法及其验证过程。
文章最后解决了这种检测方法的实现问题,设计了名为雷达图像目标检测系统的检测软件。这个软件充分融合了本文的各种算法,结合了软件工程学方面的知识,采用模块化设计,通过混合编程的方法实现,实际应用表明,该软件能够准确的检测出雷达图像上的目标。在进行软件设计时,还对雷达图像的终端显示方法进行了研究,通过采用基于Matcom的VC与Matlab的混合编程的方法结合查表法来实现雷达图像的终端显示,这个方法不仅能够提高雷达图像的刷新速度,而且能够保证雷达图像的显示精度。
The rapid development of radar technology, high resolution radar technology have come into wide use.Clutter range distribution faces a highly complicated clutter environment when we make use of it to detect the target under sea clutter, so the limitation has arisen from which constant false alarm rate(CFAR) detector detect the target under sea clutter.To solve the limitation,By analyzing causes of the limitation and the direction of constant false alarm rate detector both at home and abroad,after studying special feature of clutter range distribution model and the basic principles of constant false alarm rate detector,the paper introduces you to the CFAR target detection method for multiple clutter model.The method based on the model recognition,it can not detect the target under the sea sultter, but also depresses clutter numbers.
The key to the method is the model recognition,so the paper introduces you to a few model recognition methods,by analyzing their merits and demerits and special feature of clutter model,introduces you to a new method which can recognize radar clutter model,the monte carlo experiment based on the simulation of sea clutter shows the method is true,it shows the method has a higher recognition rate and stability,it also offers the length of tail which has higher recognition.The method solve the problem of lower recognition rate and touch on complicated principles of mathematics,it is easier to implement.
The paper study clutter range distribution model after introducing you to the basic principles of constant false alarm rate at first,and point out the model the paper pay close attention to.Later,By analyzing the basic principles of constant false alarm rate detector and the principles of choosing the detector,choosing appropriate detector for each model.
Secondly,the paper introduces you to the CFAR target detection method for multiple clutter model and model recognition method and theirs course of verification.
At last,Implementation of constant false alarm rate target detection method under the radar sea clutter is the radar image target detection software.The software is designed according to the knowledge of software engineer and implemented by hybrid programming.The result of the application of the software shows it can detect the target on the radar image accurately.This paper introduces you to a new display method of rader image in terminal,coordinate inquiry is used in it.Hybrid programming with VC and Matlab based on Matcom is fitted in software and easy to use,the image quality and velocity of display is high so that it is very valuable.
引文
[1]何友,关键,彭应宁等编著.雷达自动检测与恒虚警处理.第一版.北京:清华大学出版社,1999:32-64,138-164页
[2]中航雷达与电子设备研究院编著.雷达系统.第一版.北京:国防工业出版社,2006:312-319页
[3]马小岩,向家彬,朱裕生,秦江敏等编著.雷达信号处理.第一版.长沙:湖南科学技术出版社,1999:182-203页
[4][美]Merrill I.Skolnik编著.雷达系统导论.第三版.北京:电子工业出版社,2006:222-226页
[5]柳桃蓉,张长耀.海杂波数据的采集与分析.现代电子.2001(1):5-10页
[6]SCHILEHER,D C.Radar Detection in Weibull Clutter.IEEE Trans,1976..20-25P
[7]SCHILEHER,D C.Radar Detection in Log-Normal Clutter.Proceedings of the IEEE International RadarConference,1975:20-25P
[8]张晓丰.海杂波建模与仿真.合肥工业大学硕士学位论文.2004:5-21页
[9]王岩松.海杂波建模与仿真技术研究.国防科学技术大学硕士学位论文.2003:12:7-37页
[10]杨万海编著.雷达系统建模与仿真.第一版.西安:西安电子科技大学出版社,2007:48-59页
[11]朱先正.雷达杂波研究及模拟.南京理工大学硕士学位论文.2006:9-18页,41-46页
[12]V.Ananstassopoulos.High Resolution Radar Clutter Statistics.IEEE Transactions On Aerospace And Electronic Systems,1999:81-90P
[13]罗军辉,罗勇江,白义臣,庞娜编著.MATLAB 7.0在数字信号处理中的应用.第一版.北京:机械工业出版社,2005:157-211页
[14]李广强,盛文.海杂波特性分析方法研究和比较.中国电子科学研究院学报.2006:481-485页
[15]李长业.用于Weibull分布杂波的双参数CFAR检测器的研究及计算机仿真.航天工业总公司第二研究院硕士学位论文.1999:3-16页
[16]王明宇.复杂环境下雷达CFAR检测与分布式雷达CFAR检测研究.西北工业大学博士学位论文.2001:17-62页
[17]赵树杰,赵建勋编著.信号检测与估计理论.第一版.北京:清华大学出版社,2005:452-498页
[18]赵建勋编著.信号检测与估计理论学习辅导与习题解答.第一版.北京:清华大学出版社,2007:328-332页
[19]杜鹏飞,张祥军.单元平均恒虚警率检测中的一个新结论.现代雷达.2007(2):60-62页
[20]张鹏洲,龙腾,毛二可.雷达信号的恒虚警率检测.测试技术学报.1997(3):9-11页
[21]何友,Hermann Rohling.有序统计恒虚警(OS-CFAR)检测器在韦布尔干扰背景中的性能.电子学报.1995(1):77-79页
[22]胡文琳,王永良,王首勇.Log-normal分布杂波背景下有序统计恒虚警检测器性能分析.电子与信息学报.2007(3):50-51页
[23]Goldstein G B.False alarm regulation in log-normal clutter and weibull clutter.IEEE Trans,1973:84- 92P
[24]Hansen.Constant False Alarm Rate Processing in Search Radars.IEE Intern ational Radar Conference,1973:23-25P
[25]谢逸明.信号检测与目标信息提取技术.西安电子科技大学硕士学位论文.2002:32-44页
[26]杜鹏飞,工永良.海杂波背景中的一种恒虚警率检测方法.国防科技大学学报.2005(3):52-55页
[27]来庆福.海杂波背景下目标检测算法研究.国防科技大学硕士学位论文.2005:4-8页
[28]童健,文必洋,王颂.强海杂波背景下的舰船目标检测.武汉大学学报(理工版),2005(6):63-68页
[29]Rohling H.Radar CFAR Thresholding in clutter and Multiple Target Situation.IEEE Trans,1992(4):608-621P
[30]K.Eldhuset.An Automatic Ship And Ship Wake Detection System for Spacebome SAR Images in Coastal Regions.IEEE trans,on Geoscience and remote sensing,1996,34(4):1010-1019P
[31]诸四海.在强海杂波背景下的潜望镜检测.现代雷达.2000(8):10-40页
[32]王雪.海杂波背景下的目标检测.西安电子科技大学硕士学位论文.2002:3-18页
[33]刘俊凯,王首勇,王永良.适应多杂波模型的CFAR检测方法.现代雷达.2005(4):56-60页
[34]Gandhi p p,Kassam S A.Analysis of CFAR Processor in Nonhomogenous.IEEE TransonAES,1988,24(4):427-445P
[35]王星编著.非参数估计.第一版.北京:中国人民大学出版社,2005:210-219页
[36]陈希孺,柴根象编著.非参数统计教程.第一版.上海:华东师范大学出版社,1993:247-253页
[37]董洁.参数统计理论在洪水频率分析中的应用研究.河海大学博士学位论文.2005:14-32页
[38]杜雨静.变换下核密度枯计的应用及其它.吉林大学硕士学位论文.2005:3-9页
[39]Catalina Bolance,Monterrat Guillen,Jnes Perch Nielsen.Kernel Density Estmiation of Actuxaial Loss functions.Mathematcs and Economies.2003:19-36P
[40]朱衡君,肖燕彩,邱成编著.MATLAB语言及实践教程.第一版.北京:清华大学出版社,北京交通大学出版社,2005:55-102页
[41]郑阿奇,丁有和编著.Visual C++实训编著.第一版.北京:清华大学出版社,2005:74-94页
[42]周苏,王文编著.软件工程学教程.第一版.北京:科学出版社,2002:102-106,120-148页
[43]孔令德,陈惠明,梁云川编著.软件课程群组建设—毕业设计实例教程.第一版.北京:清华大学出版社,2007:1-60页
[44]刘 维编著.精通Matlab与C/C++混合编程设计.第一版.北京:北京航 空航天大学出版社,2005:145-212页
[45]杨高波编著.MATLAB7.0混合编程.北京:电子工业出版社,2006:108-122页
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