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高频地波雷达利用雷达电磁波绕地表面衍射作用,能够探测视距外的舰船和低空飞机目标。但高频雷达回波中一阶海杂波回波强度往往比目标信号强得多,它的存在会影响雷达对目标的检测性能。因此,需要对海杂波特性进行分析,发展海杂波抑制方法,以提高目标检测性能。
在海杂波特性研究方面,本文介绍了一阶、二阶海杂波的生成机理,针对海杂波的多普勒特性做了分析,结合高频地波雷达实测数据分析了不同相干积累时间下海杂波和目标幅度的变化特性,验证了一阶海杂波频谱偏移一致性及海杂波功率随距离增加而呈现衰减趋势的特性。
在基于频谱数据的一阶海杂波抑制方面,本文利用邻近距离单元格海杂波特性相关性,分析了不同相干积累时间所导致的目标距离模糊,改进了邻近距离单元格海杂波对消法,此方法克服了邻近单元格海杂波对消所引起的目标对消问题。将本文方法杂波抑制处理结果应用于CFAR船只目标检测算法,可明显降低目标检测中虚警的概率。
在基于时域信号的一阶海杂波抑制方面,开展了两种一阶海杂波抑制算法研究:基于奇异值分解的一阶海杂波抑制方法研究和基于FFT相位分析的一阶海杂波循环对消改进算法研究。前一种方法可以有效地对缓慢变化的瞬时频率进行跟踪且对目标信号频率影响很小,本文在此基础上,将一阶海杂波识别准则应用到该算法中避免了因海杂波频率估计不准而抑制掉目标的情况;后一种方法在基于FFT相位分析的一阶海杂波循环对消算法的基础上进行了改进,克服了海杂波多普勒频率估计不准以至于将目标对消去的缺点,可以有效抑制一阶海杂波,其运算速度快,便于工程实现。
针对舰船目标探测的实际应用,本文开展了基于时域和频域两类海杂波抑制方法的比较,分析了其在实际应用过程中的优缺点。该种情况下由于积累时间较长,适合选取去距离模糊的一阶海杂波对消算法,另两种方法受一阶海杂波频率展宽的原因而抑制效果有所下降。为有效避免目标检测漏检情况的发生,本文发展了基于频域数据的一阶海杂波区域提取算法,可以有效的将一阶海杂波分离并提取出来,为后续进行分背景区域的目标检测处理奠定了研究基础。