[发明专利]基于空间跟踪滤波器的海杂波抑制和目标检测方法

说明书

技术领域

基于空间跟踪滤波器的海杂波抑制和目标检测方法，属于海上目标雷达检测与跟踪中的 海杂波分析技术领域。

背景技术

雷达在检测海面上空或接近海面上空的目标时，必须克服海面本身回波的干扰。海杂波 跟踪滤波器通过对海杂波沿径向距离单元的幅度进行建模、跟踪并从原始接收信号中去除， 实现杂波抑制与目标检测。

本发明针对当前的海上目标检测与跟踪的过程中，受到海杂波的严重影响。而海杂波因 其随雷达极化方式、工作频率、天线视角及海情、风向等多个因素的变化而呈现明显的非平 稳、非高斯性。我们希望通过对海杂波特性的精确分析，来构建一个可以描述并模拟海杂波 的实时跟踪系统，以实现杂波抑制与目标检测。

以下的文章和专利文献，基本覆盖了该领域主要的背景技术。为了交待出技术的发展过 程，让它们按时间顺序排列，并逐个介绍文献的主要贡献以及缺点。

1.G.V.Trunk and S.F.George，Detection of targets in non-Gaussian sea clutter， IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.，1970，vol.6，no.5，pp.620-628.

雷达海杂波是来自雷达分辨单元内的许多散射体回波的矢量和。对于传统的低分辨率雷 达波束入射角大于5°时，可以用Rayleigh分布描述海杂波的幅度概率分布，因为低分辨率 下的雷达距离分辨单元内存在大量散射单元而满足中心极限定了假设。然而在高分辨率下， 分辨单元里包含的散射单元较少，中心极限定理不成立。所以文献1提出用Log-normal分布 拟合更合适。但是它对回波的描述并不够好，出现大回波的概率比实际情况大

2.F.A.Fay，J.Clarke and R.S.Peters，Weibull distribution applied to  sea-clutter，Proc.Inst.Elect.Eng.Conf.Radar77，1977，pp.101-103.

Rayleigh分布与Log-normal分布实际上是两种极端情况，前者动态范围窄，预测出现 大回波的概率偏小，而后者动态范围过于宽广。所以文献2提出，采用Weibull分布较为合 适。这种分布的不对称性小于Log-normal分布的不对称性，所以对海杂波幅度起伏较为均匀 的情况，选用Weibull分布更为合理。但是这种分布对不同海况下的海杂波没有普适性。

3.T.Nohara and S.Haykin，Canadian east coast radar trial s and the  K-distribution，Radar and Signal Processing，IEE Proceedings F，1991，vol.138，no. 2，pp.80-88.

而文献3中提出的K分布近年来广泛的应用于海杂波建模，因为K分布不仅在很宽的条 件范围内与杂波幅度分布很好地匹配，而且还在杂波散射机理上可以得到很好的物理解释， 但是参数估计是个非常复杂的问题，且参数很可能是时变的。

4.S.Haykin and S.Puthusserypady，Chaotic dynamics of sea clutter，Chaos，1997， pp.777-802.

上世纪90年代以来，Haykin和Leung等人做了大量的工作，更好地考虑了物理背景和 数学模型的结合，提出了基于混沌理论的海杂波模型，认为混沌可以产生符合任何概率分布 的类似随机信号，海杂波的随机特性是由确定性的低维混沌产生的。相比于传统的统计模型， 这种模型可以使用相对较少的自由度来描述产生海杂波的复杂非线性动力系统。但是这些成 果到实际工程应用还有一定的距离。

5.F.Gini，Performance analysis of two structured covariance matrix estimator in compound Gaussian clutter，Signal Processing，2000，vol.80，no.2，pp.365-371.