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一种海杂波背景下快速小目标的检测方法_刘艳苹随着无人机技术的发展和应用场景的不断拓展，对于海杂波背景下快速小目标的检测方法的需求也日益增加。
海杂波背景下的小目标检测是一个具有挑战性的问题，因为海面的波浪和涟漪会导致图像中出现大量的干扰，使得小目标很难被准确地检测出来。
为了解决这个问题，学者们提出了一系列的方法，下面将介绍其中一种比较常用的方法。
首先，为了能够对海杂波背景进行建模，可以使用常见的背景减除算法来提取出背景信息。
这些算法可以根据一段时间内连续帧之间的差异来识别出动态目标，从而实现对背景的提取。
这种方法相对简单有效，但是对于波浪等动态背景干扰的抑制效果并不理想。
为了进一步提高对小目标的检测效果，可以引入一些图像处理技术。
例如，通过对输入图像进行滤波操作，可以减小图像中的噪声，从而提高目标的边缘检测效果。
此外，还可以通过对图像进行二值化处理，将目标与背景进行区分，从而更好地实现对小目标的检测。
另外，还可以考虑使用一些机器学习算法来对小目标进行分类和检测。
例如，可以使用卷积神经网络（CNN）对图像进行特征提取，并通过训练模型来实现对小目标的检测。
这种方法可以基于大量的数据进行训练，并且具有较强的泛化能力，可以在不同的海杂波背景下准确地检测出小目标。
最后，在实际应用中，还需要考虑一些实际问题，例如小目标的速度和方向等信息。
可以通过使用轨迹预测算法来对小目标的轨迹进行估计，并在下一帧图像中进行目标的检测。
此外，还可以使用多目标跟踪算法来对多个小目标进行同时跟踪，从而提高整个系统的灵活性和鲁棒性。
总之，海杂波背景下快速小目标的检测是一个具有挑战性的问题。
通过结合背景减除算法、图像处理技术和机器学习算法，以及考虑实际应用中的一些问题，可以实现对小目标的准确检测和跟踪。
这些方法可以应用于无人机、船舶等海上监测系统中，提高系统的自主性和智能性，为海洋资源的开发和利用提供有力支持。
改进的分形检测海面漂浮小目标方法刘允峰;索继东;柳晓鸣【摘要】In order to improve the detection probability of weak targets floating on the sea clutter, an im-proved target detection method basedon fractal is proposed. First,fractal dimension of sea clutter is calculat-ed through de-trended fluctuation analysis method. Secondly,two-dimensional decision space is formed with its byproduct———intercept. Finally,small target floating on the sea clutter can be detected through cluster a-nalysis. The improved algorithm is verified by real-live sea clutter data. Experiment results indicate that there are apparent differences between sea clutter and small target in decision space. The improved algorithm can increase the detection probability,compared with the Hurst method,neural network ensemble prediction method and other methods. Detection effect of the cross-polarization( Horizontal-Vertical,Vertical-Horizon-tal) is better than that of the same polarization( Horizontal-Horizontal,Vertical-Vertical) .%为了提高海杂波中漂浮小目标的检测概率，提出了一种改进的分形检测海面漂浮小目标方法。
海杂波中小目标的特征检测方法海杂波中小目标的特征检测方法随着海洋开发和利用的不断深入，对海洋资源的需求逐渐增加。
其中海洋领域的目标检测技术一直是研究的热点之一。
在海洋环境中，众多的海杂波干扰使得目标检测变得复杂而困难。
而针对海杂波中的小目标特征检测方法是目前的研究重点。
1. 引言海洋是一个充满未知的广阔世界，其中包含了人们瞻仰和探索的无尽奥秘。
然而，海洋环境的复杂性和变化性使得海洋开发和利用过程面临着巨大挑战。
为了更好地利用和保护海洋资源，科研人员对海洋环境中的目标进行了深入研究，其中海杂波中的小目标特征检测成为了关注的焦点。
2. 海杂波中小目标的挑战海洋环境中有很多干扰源，如波浪、水流、浮游生物等，这些干扰源是海杂波的主要成分。
海杂波的存在给小目标的特征检测带来了很大的挑战，因为海杂波会掩盖目标的特征，使其难以辨认。
此外，海洋环境中的光照条件和水质也会对检测结果产生影响，增加了检测的难度。
3. 小目标的特征提取方法为了克服海杂波的干扰，研究人员提出了一系列的特征提取方法。
常用的特征包括颜色特征、纹理特征、形状特征等。
其中，颜色特征是最常见的特征之一。
海洋环境中的小目标通常具有与周围背景有明显差异的颜色，通过提取这种颜色差异可以实现目标的检测。
在提取颜色特征时，可以使用颜色直方图、颜色矩、颜色梯度等方法。
纹理特征是指目标的纹理信息，可以通过计算纹理统计特征、纹理能量特征等方法实现。
形状特征可以通过边缘检测、轮廓提取等方法获得，然后通过形状描述符进行特征提取。
4. 小目标的特征匹配方法在特征提取之后，需要对提取到的特征进行匹配，从而实现目标的准确检测。
特征匹配方法通常包括相似度度量和匹配算法。
其中，相似度度量可以通过计算特征向量之间的距离或相似度来描述。
常用的相似度度量方法有欧氏距离、余弦相似度等。
匹配算法可以根据具体的情况选择，如K近邻算法、支持向量机算法等。
5. 小目标的检测结果评价方法为了评价特征检测方法的性能，需要对检测结果进行评价。
一种海杂波背景下快速小目标的检测方法
刘艳苹
【期刊名称】《舰船电子对抗》
【年(卷),期】2008(31)3
【摘要】对某型舰载搜索雷达采集的海杂波数据进行了简要的海杂波频谱分析.并对有船只和无船只的海域回波信号频谱作了对比.采用动目标检测(MTD)和频域杂波图恒虚警处理来抗海杂波,并针对频域杂波图恒虚警处理中虚警率增加的问题.提出了频域杂波图恒虚警与单元平均恒虚警级联的改进方案.
【总页数】5页(P41-44,49)
【作者】刘艳苹
【作者单位】船舶重工集团公司723所,扬州,225001
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.一种基于SPMAD估计的海杂波中低速小目标的检测方法 [J], 水鹏朗;保铮
2.两种海杂波背景下的微弱匀加速运动目标检测方法 [J], 关键;李宝;刘加能;张建
3.海杂波背景下基于FRFT的自适应动目标检测方法 [J], 陈小龙;于仕财;关键;何友
4.海杂波背景下雷达目标特征检测方法的现状与展望 [J], 许述文;白晓惠;郭子薰;水鹏朗
5.强海杂波背景下目标检测方法综述 [J], 张先芝;尚尚;戴圆强;刘明
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海杂波环境下慢速小目标检测方法
海杂波环境下慢速小目标检测方法是一种用于在海上环境下检测小型运动目标的方法。
由于海洋环境的不稳定性和杂波的干扰，这项任务对目标检测算法的准确性和鲁棒性提出了更高的要求。
该方法的主要步骤包括：预处理、背景建模、目标检测和跟踪等。
预处理步骤包括对原始图像进行去噪和增强，以提高图像的质量和对比度。
在背景建模阶段，使用基于混合高斯模型的方法来建立背景模型，并利用背景差分技术提取前景目标。
目标检测和跟踪阶段，通过使用相关滤波器等算法，对目标进行检测和跟踪，以实现对目标的准确跟踪和定位。
该方法的优点是可以在复杂的海上环境下实现对小型运动目标的准确检测和跟踪。
但是，在实际应用中，由于海洋环境的复杂性和变化性，该方法的鲁棒性和实时性仍然需要进一步提高。
综上所述，海杂波环境下慢速小目标检测方法是一种用于在海上环境下检测小型运动目标的方法，具有一定的优点和局限性。
在实际应用中，需要根据具体的需求和实际情况进行选择和优化。
波浪作用下水质点示踪的简易方法研究苏俊玮;陶爱峰;刘亚伊;蔡颖【摘要】Because of the characteristics of the periodic oscillatory motion of the water particles under wave action,the direct observation isdifficult.However,the direct observation of the moving water particles under wave action is helpful not only to the further development of the wave theory,but also helps to understand the characteristics of the wave motion.So a new water particles tracing apparatus with a very low cost is presented.This environmentally-friendly and safe apparatus can be applied in observing the orbits of water particles directly,which is simple in structure and easy in operation,and without disrupting other flume bined with a series of flume experiments,the working principle and operation method of the apparatus are discussed in detail.The experimental results also show that the apparatus and method are applicable in tracing any water particle in the flume under different wave elements,and the experimental data are in accordance with the wave theory,which proves the practicability and reliability of the apparatus.%由于波浪作用下水质点周期性振荡运动的特性,对其运动轨迹的直接观测一直是比较困难的问题.然而对波浪作用下水质点运动轨迹的直接观测不仅有助于波浪理论的进一步发展,也有助于人们对波浪运动特性的客观理解.为此提出了一种成本极低的新型水质点示踪装置.该装置可直接观测波浪作用下的水质点运动,且结构简单、操作方便、环保安全,不影响水槽展开其他试验.结合系列水槽试验,详细讨论了该装置的工作原理和操作方法.试验结果充分表明,该装置与方法可以完成对不同波浪要素下水槽中任一水质点的示踪,试验数据符合波浪理论规律,证明了该装置的实用性和可靠性.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】5页(P49-52,67)【关键词】水槽试验;示踪装置;波浪作用;水质点运动轨迹;试验方法【作者】苏俊玮;陶爱峰;刘亚伊;蔡颖【作者单位】海岸灾害及防护教育部重点实验室,河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;海岸灾害及防护教育部重点实验室,河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;海岸灾害及防护教育部重点实验室,河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;海岸灾害及防护教育部重点实验室,河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】U652;TV139.2已有研究表明，波浪对物体进行冲击时，产生最大伤害的冲击力不是代表波浪前进速度的波形速度，而是波浪内部水质点的速度[1-3]。
一种海杂波背景下的目标跟踪数据关联方法
陈晓;李亚安;蔚婧
【期刊名称】《鱼雷技术》
【年(卷),期】2016(024)005
【摘要】针对杂波背景下的目标跟踪问题,采用最近邻滤波(NNF)算法和概率数据关联滤波(PDAF)算法对强海杂波背景下的水面舰船目标跟踪进行了理论分析与仿真.并针对密集海杂波环境,在PDAF算法基础上引入二次距离加权概念,对已有PDAF算法的关联概率值计算方法进行改进,对不同密度的海杂波环境中的单目标跟踪进行了仿真.仿真结果表明,该改进算法在密集海杂波环境中的跟踪性能有所提高,能够更有效且可靠实现非机动目标的跟踪.
【总页数】6页(P334-339)
【作者】陈晓;李亚安;蔚婧
【作者单位】西北工业大学航海学院,陕西西安,710072;西北工业大学航海学院,陕西西安,710072;西北工业大学航海学院,陕西西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】TJ630.34;TB566
【相关文献】
1.一种用于杂波中机动目标跟踪的自适应关联波门设计方法 [J], 靳标;纠博;苏涛;刘宏伟;张龙
2.一种海杂波背景下快速小目标的检测方法 [J], 刘艳苹
3.一种海杂波背景下雷达信号检测方法的研究 [J], 向建军;夏海宝;李新虎;许蕴山
4.杂波下强机动目标跟踪自适应数据关联算法 [J], 陶曌杨;汪圣利
5.密集杂波下的模糊数据关联多目标跟踪算法 [J], 康旭超;何广军;陈峰;何其芳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种海杂波背景下快速小目标的检测方法刘艳苹(船舶重工集团公司723所,扬州225001)摘要:对某型舰载搜索雷达采集的海杂波数据进行了简要的海杂波频谱分析,并对有船只和无船只的海域回波信号频谱作了对比,采用动目标检测(M T D )和频域杂波图恒虚警处理来抗海杂波,并针对频域杂波图恒虚警处理中虚警率增加的问题,提出了频域杂波图恒虚警与单元平均恒虚警级联的改进方案。
关键词:海杂波;动目标检测;频域杂波图;恒虚警中图分类号:T N957.51 文献标识码:A 文章编号:CN 32-1413(2008)03-0041-04A Kind of Detection Method of High -velocity S mallTarget in Sea Clutter BackgroundLIU Yan -ping(T he 723Institute of CSIC ,Ya ng zhou 225001,China )A bstract :The paper carries o n the brief sea -clutte r frequency spectrum analy sis to sea -clutter data co llected by a certain shipborne search radar ,and makes a comparison betw een the frequency spec -trum of echo sig nals in the sea area with ships and the sea area without ships ,adopts m oving target detectio n (M TD )and constant false ala rm pro cessing by frequency dom ain clutter char t to co nfront with the sea clutter ,and puts fo rw ard the im pro ved scheme com bined the constant false alarm pro -cessing by frequency domain clutter chart w ith unit average constant false alarm according to the pro blem that the false alarm rate increases in the co nstant false alarm processing by frequency do -m ain clutter chart .Key words :sea clutter ;m oving target detectio n ;frequency do main clutter chart ;constant false alarm0 引 言在某系统中,舰载搜索雷达肩负着发现快速小目标的使命,雷达检测性能的好坏直接影响着舰艇在海上的生存状态。
影响雷达检测性能的有无源杂波(如地物杂波、云雨杂波及海杂波等)和有源杂波。
对于舰载雷达,考虑较多的是海杂波对检测性能的影响。
由于低空小目标的回波和海杂波同时进入雷达,目标回波往往淹没在杂波中,在时域上根本无法分辨出来。
而海杂波在频谱上与动目标回波频谱的差别,使其能在频域上将二者分开,但由于海杂波在低速运动,因此其频谱的偏移和展宽使落在附近频段的目标较难从频率上分开,所以还要采用其他手段(如恒虚警检测)提高雷达在海杂波环境下的检测能力。
本文对采集回来的海杂波数据进行分析,对某舰载搜索雷达采用的信号处理方法进行了描述,并针对该方法存在的缺陷提出改进方案。
提出采用动目标检测(M TD )抑制杂波,频域杂波图和邻近距离单元选大电路级联方式提高检测性能。
1 海杂波谱分布根据从某舰载搜索雷达在某海域采集回来的海杂波数据,对不同方位上无船只和有船只的回波数据分别进行初步分析。
数据采集环境参数和雷达工作参数:天气多云,轻浪,航向角37°,航速31.5km /h ;量程40km ,重频3kH z ,固定频点。
收稿日期:2008-02-152008年6月舰船电子对抗June .2008第31卷第3期S HIPBO A RD ELECT RO NIC CO U N T ERM EAS U REV ol .31N o .3 海面没有船只的正交双通道视频回波数据如图1所示。
经过匹配滤波,得到脉冲压缩结果,取模后如图2所示。
图1 无船时的正交双通道回波图2 无船时的脉压结果 一般海杂波只在近距离范围内对雷达有影响,随着距离增大而减弱。
取方位180°附近的没有船只区域回波信号,分别对不同距离的回波信号进行频谱分析。
从图3可以看出,随着距离渐远,海杂波频谱主峰逐渐减小,趋向于噪声信号。
由于海况较好,海杂波并不很强,最大主峰在零频附近,只有-30dB ,宽度约占3个滤波器通道;最大副峰在-50dB 左右,接近噪声谱强度。
图3 无船时的不同距离段回波频谱42舰船电子对抗 第31卷 同一次采集的回波数据,海面上有船只的正交双通道视频回波、脉压结果及不同距离段回波频谱如图4、图5和图6所示。
图4 有船时的正交双通道视频回波图5 有船时的脉压结果 通过对有无船只时的回波进行频谱分析,从图3和图6的对比可以看出,有目标时,目标所在的滤波器通道输出功率明显高于只有杂波时的该通道输出功率。
2 抗海杂波的信号处理方法2.1 M TDM TD 是在动目标指示(M TI )基础上改进而来的,用1组窄带滤波器代替M TI 中的杂波滤波器,如图7所示。
图6 有船时的不同距离段回波频谱43第3期刘艳苹:一种海杂波背景下快速小目标的检测方法图7 M T D 多普勒滤波器组 当杂波谱展宽,M TI 的杂波滤波器不能完全将其抑制,而M TD 中只有零频滤波器及其邻近滤波器有杂波输出,因而提高了其它滤波器输出的改善因子。
从前面的分析可看出海杂波的主峰只在零频附近的3个滤波器通道输出,将该3个滤波器关闭,相当于杂波滤波器的凹口,而其它滤波器照常输出,这样就使M TD 对于抑制海杂波能获得更高的信杂比改善。
M TD 对一组相参脉冲进行处理,用快速傅立叶变换(FFT )实现。
2.2 频域杂波图恒虚警率(CFAR )通常CFA R 都是从时域进行的,但也可在频域进行。
频域CFA R 处理就是根据有用信号与杂波信号的频域特性差别,利用回波信号的频谱检测有用信号。
因此,形成检测统计量过程中的一个重要环节就是回波信号的谱估计问题,理论分析上有采用现代谱估计方法的。
虽然现代谱估计方法精度较高,但无法满足现代雷达的实时性要求。
而经典谱估计方法虽然精度较低,但由于有FFT 快速算法能满足雷达系统的实时性要求,因此,通常实时系统采用FFT 作为谱估计的方法。
FFT 的输出相当于滤波器组的输出,每个滤波器对应1个滤波通道,即每个FFT 输出对应1个通道,频域CFAR 在每个滤波通道做同样的处理,最后选大输出。
频域杂波图是在距离、方位二维空间上划分,在多普勒频率上分层,存储的是多次天线扫描的杂波在频域的幅值平均值的估值,即“全速度杂波图”。
它的更新是根据输入数据包对应的方位码和距离单元找到相应的方位距离单元,将新数据经过FFT 处理后取幅,同时对每个通道的结果分别在方位上按照1个波束内的滑窗数进行平均,在距离上按照划分的每个距离单元中包含的距离门数进行平均,再与相应方位距离单元中存储的上一次数据作1次递归运算,结果再存入可读写存储器(RAM )的相应方位距离单元中。
更新的递归公式如下:Y k (z )=(1-K )Y k (z -1)+KX k (z )(1)式中:K 为小于1的因子;z 为天线扫描周期的延迟;k 为滤波器通道号。
所以天线多圈扫描以后,杂波图中存储的是相应方位距离单元的对应通道的杂波均值。
检测门限V T =CY k (C 为一个门限系数,它的大小决定着检测概率和虚警概率),如果被检测信号X 大于门限V T ,就判为有目标,否则判为无目标。
杂波图恒虚警在处理海杂波时有以下优点:(1)克服了天线相继的扫掠间强相关的问题;(2)采用系数加权反馈积累,克服了运动目标进入杂波估值单元而影响杂波单元估值的问题。
3 改进思路原信号处理采用M TD 和频域杂波图恒虚警处理,其框图如图8所示。
用M TD 和频域杂波图恒虚警处理使雷达检测性能得到了提高,尤其是在发现快速小目标时发挥了重要作用,但是实际应用过程中,仍然遇到了如量程切换、工作状态切换或提高信号增益时虚警率突然增大的情况,这不但降低了目标的检测性能,还会使点迹处理计算机堵塞,影响雷达的使用。
由于状态改变时直接将当前杂波幅度存入杂波图单元作为杂波图建立的初始值,杂波图从建立到平稳需要7～8个天线扫描周期,在杂波图趋于平稳的这段时间里,虚警就会增大。
由于杂波图恒虚警是慢门限恒虚警,这样的缺陷不可避免,因此考虑引入快门限-单元平均选大恒虚警进行改进。
图8 原信号处理框图改进的信号处理框图如图9所示,采用频域杂波图和单元平均选大2种恒虚警电路级联。
正常工作时杂波图起主要作用,一旦工作状态改变,杂波图门限在杂波图建立过程中失效,单元平均选大恒虚警电路起主要作用。
在频域采用单元平均选大恒虚警的方法,是在每个滤波器通道分别用检测单元的两侧邻近若干个参考单元平均幅度的最大者来估计 (下转第49页)44舰船电子对抗 第31卷 图7 N =101,S N R =20dB时信号复原结果图8 N =101,S N R =15dB时信号复原结果图9 N =201,S N R =15dB 时信号复原结果 从图8和图9可以看出在信噪比比较低时,增加观察点的个数能对真实信号进行更好的拟合。
参考文献[1] 张贤达.现代信号处理[M ].北京:清华大学出版社,2002.[2] Schmidt R O .M ultiple emitte r location and sig nal pa -rameter estimatio n [J ].IEEE T rans .1986,34(3):276-280.[3] 贺治华,张旭峰,黎湘,等.一种G T D 模型参数估计的新方法[J ].电子学报,2005,33(9):1679-1682.[4] 任双桥,姜斌,王宏强,等.G T D 散射模型参数解调耦估计技术[J ].现代雷达,2006,28(5):47-49.[5] Yamada H ,Ohmiy a M ,Og awa Y ,Itoh K .Super resolu -tio n techniques for time -do main measurements with a netwo rk analyzer [J ].I EEE T r ans .A ntennas Pr opagat ,1991,39(2):177-183. (上接第44页)杂波均值,从而实现了对目标的自适应门限检测处理,降低虚警率的同时又有效解决了非均匀干扰导致单元平均法的虚警率突变问题。
