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相干雷达恒虚警检测算法研究

刘立东  
【摘要】: 随着相干雷达技术的发展,相干雷达恒虚警检测成为近二十年来国际雷达界的研究热点。基于中心极限定理的高斯杂波模型被广泛采用。但当高分辨率雷达观测杂波或以低视角观测杂波时,杂波就不能描述为高斯模型。实测数据表明非高斯杂波可以建模为复合高斯模型。本论文研究相干雷达在高斯杂波和复合高斯杂波环境中的恒虚警检测问题,主要工作概括如下: 1.研究了高斯杂波环境中相干雷达极化自适应检测问题。将自适应匹配滤波器推广到一般极化接收通道情况,提出了极化自适应匹配滤波器,利用雷达回波的极化信息来提高检测性能。提出了一种基于杂波模型的极化自适应恒虚警检测器,该检测器有更小的估计损失。研究结果表明,两种检测器相对于杂波协方差矩阵都有恒虚警的性质。仿真分析了不同极化状态时两种算法的检测性能。 2.研究了在局部均匀高斯杂波环境中的相干雷达极化自适应目标检测问题。基于广义似然比检验提出极化自适应子空间器检测器,并推导出虚警概率和检测概率的理论表达式。研究结果证明该算法在均匀杂波环境和局部均匀杂波环境都有恒虚警的性质。仿真分析了局部均匀杂波环境中不同极化状态下极化自适应子空间检测器算法的检测性能。 3.研究了在复合高斯杂波环境中相干雷达极化自适应检测问题。基于广义似然比检验提出了一种新的检测算法。该算法关于杂波的结构分量统计特性有恒虚警的性质,敏感度分析表明虚警概率仅轻微地受到杂波相关特性变化的影响。仿真分析了不同状态时该算法的检测性能。结果表明该算法与先前的极化自适应检测算法检测性能接近,计算复杂度较低。 4.研究了在复合高斯杂波环境中对分布性目标检测的问题。利用Toeplitz矩阵的次对称性提出了一种新的杂波协方差矩阵结构的估计方法,并用此估计方法来实现基于广义似然比检验的恒虚警检测算法。该算法能够在不需要杂波功率谱密度对称的情况下作到对杂波的结构分量和协方差矩阵都有恒虚警的性质,而且该算法的检测性能优于先前提出的算法。 5.研究了复合高斯杂波环境中多频带相干雷达自适应检测问题。将自适应归一化匹配滤波器与多频带信号处理结合起来,提出了在复合高斯杂波环境中多频带相干雷达自适应恒虚警检测算法。该算法比单频带算法有一个明显的优点是对于算法的自适应实现,它所需要的用来估计杂波协方差矩阵的均匀一致的杂波区域较小。研究结果证明该算法对杂波的结构分量和协方差矩阵都有恒虚警的性质。利用Toeplitz矩阵的次对称性提出了一种新的多频带相干雷达恒虚警检测算法。所提出的算法对杂波的结构分量和杂波协方差矩阵都有恒虚警的性质,而且不需要杂波功率谱密度对称。该算法的检测性能优于先前提出的算法。


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