末制导雷达扩展目标检测方法研究

论文摘要

随着高分辨雷达技术在精确制导武器中的广泛应用,雷达导引头对扩展目标的检测理论问题越来越成为雷达界研究的热点和难点。论文紧密结合防空、反舰和反反舰等三种典型的末制导雷达应用背景,主要研究末制导雷达对噪声/杂波背景下时域/频域扩展目标检测所面临的问题,主要内容如下:在绪论中,首先阐述了论文的研究背景和意义,概述了当前扩展目标检测方法的研究现状及扩展目标最优检测的理论框架,分析指出了末制导雷达中扩展目标检测所面临的主要问题,最后介绍了论文的结构和内容安排。第二章主要研究高斯背景下的扩展目标检测方法。首先从理论上系统分析了散射中心展布特性和常用扩展目标检测器(距离像能量积累检测和扩展目标二进制检测)检测性能之间的关系,针对散射中心稀疏分布目标的陷落损失问题,提出了一种改进的扩展目标检测方法,改善了稀布扩展目标的检测性能;针对扩展目标的最优二进制检测问题,给出选择最佳门限的一般原则和经验公式,对工程应用具有较强的指导意义;最后以防空末制导雷达为应用背景,提出了基于距离像边界估计的扩展目标检测方法,采用仿真数据的试验表明采用AIC准则估计距离像边界可以显著改善距离像能量积累检测的检测性能。第三章以海面反舰末制导雷达为应用背景,主要研究相参高分辨雷达导引头在复合高斯杂波背景下的扩展目标检测问题。首先系统总结了当前基于GLRT的扩展目标检测算法,详细分析了多普勒方向矢量失配对GLRT检测性能的影响,然后针对多普勒频率未知条件下的GLRT问题提出了稳健的检测器结构,利用理论仿真和实测杂波数据的仿真试验结果表明了检测器的有效性。第四章仍然以海面反舰末制导雷达为应用背景,主要研究捷变频雷达导引头在K分布杂波背景下的扩展目标检测问题。针对频率捷变雷达不能进行多普勒处理以及K分布杂波海尖峰对检测的影响,分别提出了单周期扩展目标最优二进制积累检测算法和基于移位预处理的多周期扩展目标最优二级二进制积累检测算法,详细分析了最优参数设计和杂波分布参数、目标散射特性之间的关系,得到了最优参数选择的一般原则和拟合经验公式,对算法的工程应用具有较强的指导意义。采用理论及实测杂波数据下的仿真试验均证明了算法的有效性。第五章以反反舰末制导雷达为应用背景,主要研究频域扩展目标检测问题。首先系统分析了高重频PD雷达频域仿形的基本原理和基本条件,推导了导弹拦截场景下的弹目相对加速度公式,建立了频域仿形条件下的目标回波信号模型,然后分析了频域仿形条件下扩展目标检测所面临的主要问题,最终提出一种基于修正Relax的多通道补偿频域扩展目标检测算法。仿真结果证明了算法的有效性。最后一章总结了全文的研究成果,给出了下一步的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 扩展目标检测的研究现状与分类
• 1.2.1 扩展目标检测的研究现状
• 1.2.2 扩展目标检测的分类
• 1.3 扩展目标的最优检测
• 1.3.1 扩展目标回波特性的描述
• 1.3.2 检测背景的描述
• 1.3.3 扩展目标的最优检测
• 1.4 末制导雷达扩展目标检测面临的问题
• 1.5 论文结构及主要内容安排
• 第二章 高斯背景下的扩展目标检测
• 2.1 引言
• 2.2 距离像能量积累检测与散射中心展布之间的关系
• 2.2.1 距离像能量积累检测模型
• 2.2.2 陷落损失分析
• 2.2.3 改进的稀布扩展目标检测算法
• 2.3 扩展目标二进制检测与散射中心展布之间的关系
• 2.3.1 扩展目标二进制检测
• 2.3.2 扩展目标最优二进制检测设计
• 2.3.3 仿真验证
• 2.4 基于距离像边界估计的扩展目标检测
• 2.4.1 问题的提出
• 2.4.2 距离像信号的线性表述
• 2.4.3 基于模型定阶准则的距离像边界估计
• 2.4.4 基于小波变换的距离像边界估计
• 2.4.5 基于距离像边界估计的扩展目标检测
• 2.4.6 小结及讨论
• 2.5 本章小结
• 第三章 复合高斯杂波下基于GLRT 的扩展目标检测
• 3.1 引言
• 3.2 复合高斯杂波下基于GLRT 的扩展目标检测
• 3.2.1 假设检验模型
• 3.2.2 基于GLRT 的扩展目标检测器
• 3.2.3 异态杂波下Σ的估计
• 3.3 SV 未知条件下基于GLRT 的扩展目标检测
• 3.3.1 问题的提出
• 3.3.2 DSV 未知时的GLRT
• 3.3.3 同态杂波下的OM-GLRT
• 3.4 检测性能仿真及分析
• 3.4.1 理论杂波下的检测性能
• 3.4.2 实测杂波下的检测性能
• 3.4.3 结论
• 3.5 本章小结
• 第四章 K 分布杂波下扩展目标的最优二进制检测
• 4.1 引言
• 4.2 单周期扩展目标最优二进制检测设计
• 4.2.1 假设检验及相关模型
• 4.2.2 LRT
• 4.2.3 滑窗二进制检测
• 4.2.4 单周期扩展目标最优二进制积累检测设计
• 4.3 基于移位预处理的多周期扩展目标最优二级二进制检测设计
• 4.3.1 假设检验模型
• 4.3.2 LRT
• 4.3.3 基于移位预处理的多周期扩展目标二级二进制检测
• 4.3.4 检测器最优参数设计
• 4.4 检测性能仿真及分析
• 4.4.1 单周期扩展目标最优二进制积累检测
• 4.4.2 基于移位预处理的多周期扩展目标最优二级二进制检测
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于频域仿形的扩展目标检测
• 5.1 引言
• 5.2 频域仿形的原理和条件分析
• 5.2.1 频域仿形原理
• 5.2.2 频域仿形的条件
• 5.2.3 弹目相对径向加速度及其对频域仿形的影响
• 5.3 频域仿形条件下的扩展目标检测
• 5.3.1 频域仿形条件下的信号模型
• 5.3.2 频域仿形条件下的扩展目标检测
• 5.3.3 仿真试验
• 5.4 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录A 复合高斯杂波下扩展目标多普勒频率估计的极限性能
• 附录B 缩略语表