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基于恒虚警的高频雷达起伏目标检测算法研究黄银河,雷志勇,周海峰 (南京电子技术研究所,江苏南京210013)摘 要:针对高频雷达目标检测过程中由于信噪比波动导致检测概率降低、跟踪丢失的问题,提出了基于高低双门限的关联检测算法。
基于高频雷达相邻次扫描过程中目标运动信息的相关性,根据目标的速度、距离、方位等运动信息为目标建立关联区域,后续检测时在此关联区域内自动降低判决门限以提高检测概率。
理论分析及实测数据表明,与常规恒虚警检测比较,关联检测算法在保持相同虚警概率的同时可获得更高的检测概率,从而有效提高高频雷达的检测和跟踪性能。
关键词:高频雷达;起伏目标;恒虚警检测;关联检测中图分类号:T N91117 文献标识码:A 文章编号:1009-0401(2008)03-0035-06The CF AR 2based correlative detecti on algorithm f or fluctuant targetsHUA N G Yin 2he,L E I Zh i 2yong,ZHOU H a i 2feng(N an jing Re sea r ch I n stitute of E lectr on ics Tech nolog y,N na jing 210013,Ch ina )A bstra ct:The radar targets with fluctuant S NR is subject t o detecti on perf or m ance degradati on and tr acking l oss .A novel de tec tion m ethod with adap tive t wo thresholds is p r oposed to achieve high de tec 2ti on p r obability with the l ower threshold and l ow false pr obabilityw ith the higher .The algorithm firstly saves the detection flag f or every tar get in its correla tive region,which is pl otted according t o the target range,Dopp ler frequency,and azi m uth .During the next detecti on,the ce ll under te st in the correla 2tive regi on is automa tically c ompa r ed w ith the lowe r thr e pared with the conventional CFAR m ethods,the adaptive pr ocedure show s good detecti on perf or mance in theoretica l analysis and app lica 2ti on t o HF radar data .Keywor ds:HF Radar ;fluctuant target;CFAR;c orr e lative detection algorithm1 引 言高频雷达以其超视距探测能力、反隐身等特点在远程预警、海表面动力学参数探测等方面得到广泛的应用。
基于超维计算的雷达目标航迹分类方法
徐岑洋
【期刊名称】《航空计算技术》
【年(卷),期】2024(54)2
【摘要】针对当前雷达目标航迹分类中存在的计算量大、可解释性差、模型更新困难等问题,提出了一种基于超维计算的雷达目标航迹分类方法。
通过对雷达目标航迹数据的样本编码,将属性和样本值映射至各自的超维向量中,再利用超维向量的运算法则,通过编码和训练将各类样本处理得到类别超维向量集,测试样本通过超维向量间的相似度衡量即可完成分类。
试验结果表明,方法最佳识别准确率为91.78%,所用训练时间为1.28s,在达到较高的识别率水平下,明显降低了运算时间。
【总页数】5页(P71-75)
【作者】徐岑洋
【作者单位】南京航空航天大学
【正文语种】中文
【中图分类】V247.1
【相关文献】
1.基于OpenGL实现雷达目标航迹的三维动态仿真
2.雷达空中目标三维航迹生成方法研究
3.基于航路-航迹关联的天波超视距雷达航迹分类
4.基于AI分类和目标检测的三维探地雷达数据自动解译方法
5.基于一维卷积神经网络的HRRP雷达目标分类方法
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radar 规则
雷达规则是指在雷达系统中用于判断目标性质、追踪目标运动以及辨识目标特
征的一系列准则和原则。
雷达规则是雷达系统工作的基础，它们决定了雷达系统对目标的识别和追踪的准确度和效率。
首先，雷达规则包括目标检测规则。
目标检测规则是雷达系统中的第一步，它
用来判断环境中是否存在目标。
根据雷达系统的性能和工作环境，目标检测规则可以采用不同的方法，如门限规则、概率规则等。
目标检测规则的准确性直接影响着雷达系统的工作效果。
其次，雷达规则还包括目标跟踪规则。
目标跟踪规则用于确定目标运动的轨迹
和状态。
针对不同的目标运动特征，目标跟踪规则可以采用多种方法，比如卡尔曼滤波、多普勒处理等。
目标跟踪规则的有效性关系着雷达系统对目标运动的准确追踪能力。
此外，雷达规则还包括目标辨识规则。
目标辨识规则用于识别目标的特征，如
大小、形状、反射特性等。
目标辨识规则可以采用多种技术，包括特征提取、模式识别等。
目标辨识规则的准确性对于雷达系统对不同目标的正确识别具有重要意义。
综上所述，雷达规则是雷达系统运行的基本准则和原则，它们包括目标检测规则、目标跟踪规则和目标辨识规则。
这些规则的合理应用可以提高雷达系统的工作效果和实现对目标的准确追踪和识别。
总第172期2008年第10期舰船电子工程Ship Electronic Enginee ring Vol.28No.10119 高频超视距雷达频域脉压系统的设计3宋猛刚1) 方 锋2) 周 沫1)(海军工程大学海洋电磁传播研究所1) 武汉 430033)(92985部队2) 厦门 361000)摘 要 高频超视距雷达是目前世界上研究很多的一种雷达,具有探测距离远,抗干扰能力强,抗隐身等特点,通常采用大时宽带宽信号。
脉冲压缩是现代雷达普遍采用的一种信号处理方式。
通过探讨运用多通道频域脉压技术解决大时宽相位编码信号的雷达系统由于脉冲压缩处理而造成运动目标检测性能下降的问题,在分析频域脉压原理和旁瓣抑制原理的基础上给出了多通道频域脉压实现框图。
关键词 高频超视距雷达;多通道频域脉压;脉冲压缩;相位编码;旁瓣抑制中图分类号 TN958.93Desi gn of Hi gh 2f requency Over 2t he 2horizon Radar πs Pulse Comp ression Syst em in Multicha nnel FrequencySong Me nggang 1) Fa ng Fe ng 2) Zhou M o 1)(Elect roma gnetism Institute of Ocean ,Navy Univer sity of Enginee ring 1),Wuhan 430033)(NO.92985Troop s of PL A 2),X iamen 361000)Abs tra ct Now people put a new premi um on high 2f requency over 2the 2horizo n ra dar πs re search because of it s ma ny a d 2va ntage s in detection ra nge ,anti 2ja mming a nd anti 2stealth .High 2fre que ncy over 2t he 2ho rizon Radar usually adopts a wide time 2bandwidth signal .A method of signal process tha t mo der n rada rs adopt gene rally is the p ulse compression.It is dis 2cussed emphatically in the article tha t how to make use of multic hannel f requency domain to resolve a problem.The problem is that mea suring pe rfor ma nce of moving ta rget will fall down beca use of t he p ulse compression p rocess in a rada r system which a dopt s wide time 2ba ndwidth pro duct.G ive the block dia gra m of t he multic hannel f requency domain pulse comp ression syste m based on t he analyse of f requency domain p ulse compre ssion a nd side 2lobe supp ression.Ke y w ords high 2f requency over 2the 2horizon ra dar ,multichannel f requenc y domain p ulse co mpre ssion ,p ulse co mpre s 2sion ,p hase code ,side 2lo be suppressionClass N umber TN958.931 引言脉冲压缩技术是现代雷达普遍采用的一种信号处理方式,采用脉冲压缩技术的雷达信号形式主要有线性调频、相位编码和非线性调频信号等。
毫米波雷达的目标检测原理
毫米波雷达的目标检测原理是利用毫米波的特性来探测和识别目标物体。
毫米波波长较短，频率较高，能够穿透一些常见的障碍物，并且对目标物体有良好的分辨能力。
目标检测的过程主要包括两个步骤：发送毫米波信号和接收反射回来的信号。
首先，毫米波雷达会发送一系列高频的毫米波信号，这些信号会被目标物体反射。
毫米波有很高的频率，因此当信号与目标物体相交时，会发生散射、反射、吸收等过程。
接着，毫米波雷达会接收目标物体反射回来的信号。
通过分析接收到的信号的变化，包括反射波的幅度、时间延迟和相位信息等，可以判断目标物体的位置、形状、速度等特征。
目标检测的关键在于从接收到的信号中提取目标物体的特征信息。
这可以通过信号处理技术和数字信号处理算法来实现。
例如，常用的方法包括波束成形技术、多普勒处理、调频连续波雷达等。
最后，通过对提取的特征信息进行分析和比对，就可以实现目标的检测和识别。
这种方法不仅可以在复杂环境下进行目标探测，而且对目标的分辨率也比较高，
可以实现高精度的目标识别。
炮位校射雷达检测方程及其应用摘要：本文研究天波雷达基于距离⁃多普勒（Range⁃Doppler,RD）图像的干扰检测问题。
在干扰检测过程中，错误检测可能是干扰的漏检与虚警问题，为此考虑采用主动学习方法，将算法模型难以判决的样本由专家标注，并将标注样本加入至训练集中以达到提升检测性能的目的。
同时，也需要解决训练集样本的冗余问题，为此使用原型数据学习方法，建立有干扰和无干扰样本数据云，有效地降低训练集样本量。
实测数据实验表明，原型方法将初始训练集样本数量降低至23.5%，主动学习方法取得的检测准确率为97.42%，而传统监督学习最近邻方法准确率为87.96%。
因此，本文方法能够有效提升天波雷达干扰检测能力，为天波雷达是否需要进行干扰处理与换频检测等工作提供可靠依据。
关键词：天波雷达；干扰检测；原型数据；主动学习；RD图像1前言天波超视距雷达（Over⁃the⁃HorizonRadar,OTHR）利用电离层反射高频电磁波，可以探测到视距以外的目标，有效作用距离可达3500km。
由于其工作频段（3~30MHz）常有突发性干扰，天波雷达一直面临干扰分析与处理问题。
外部干扰可对距离⁃多普勒（Range⁃Doppler,RD）图造成不同形态的污染，其中最为典型和严重的是瞬态干扰与射频干扰，因为它们能污染整幅RD图，严重降低天波雷达的目标检测能力。
传统干扰检测主要是基于统计信号处理方法，研究重点在于干扰特性所在的时频域，而非与目标检测直接相关的RD图。
2问题描述现有基于RD图识别的天波雷达干扰检测方法，采用基于监督学习的图像分类原理，主要有“RD灰度图生成⁃纹理特征提取⁃模式识别算法分类”三步。
干扰检测器的设计思路是：使用干扰信号建模的仿真RD图像组成训练图库，使用纹理特征算子提取不同干扰类别的纹理特征，再使用支持向量机等模式识别算法，组建成RD图像分类器，完成干扰检测任务。
目前，在现有RD图库中该分类器的干扰检测准确率可以达到90%以上。
基于雷达和视频融合的目标检测研究基于雷达和视频融合的目标检测研究一、绪论目标检测是计算机视觉领域的一个基础性研究方向，它的研究目的是实现对图像或视频中的目标进行准确的识别和定位。
近年来，随着雷达和视频技术的不断发展，越来越多的研究开始将两者进行融合来提高目标检测的性能。
本文将基于雷达和视频融合的目标检测研究进行深入探讨和分析。
二、雷达和视频技术的概述1. 雷达技术的原理和特点雷达（Radar）是一种利用电磁波探测和测量目标位置、速度和其他信息的技术。
它通过向目标发射电磁波，并根据接收到的回波来获取目标的信息。
雷达具有穿透云雾、雨雪等气象条件的优势，适用于各种天候条件下的目标检测任务。
2. 视频技术的原理和特点视频技术是通过连续的图像序列来记录和展示静态或动态的场景。
传统的视频技术主要基于可见光，通过连续获取图像来获取目标的运动信息。
近年来，红外热像探测、深度相机等新技术的出现，使得视频技术在不同条件下具备更丰富的信息。
三、雷达和视频融合的优势和挑战1. 优势（1）互补性：雷达和视频技术具有互补的特点。
雷达可以穿透障碍物，不受光照和天气条件的限制，能够提供目标的距离、速度等信息；而视频技术可以提供目标的外观信息，例如纹理、颜色等。
（2）多模态信息：融合雷达和视频可以获取多模态的信息，从而提供更全面、准确的目标检测结果。
（3）鲁棒性：联合利用雷达和视频技术可以提高目标检测的鲁棒性。
当视频出现光照、遮挡等问题时，可以通过融合雷达信息来弥补缺陷。
2. 挑战（1）数据融合问题：如何将雷达和视频的数据进行融合，使得可以同时利用两者的优势，是一个关键的挑战。
（2）数据对齐问题：雷达和视频的数据存在差异，需要进行准确的数据对齐，以便融合后的数据能够相互补充，提高目标检测的准确性。
（3）实时性问题：雷达和视频数据量较大，实时处理要求高，需要在保证准确性的前提下提高处理速度。
四、基于雷达和视频融合的目标检测方法研究1. 多特征融合方法多特征融合方法主要通过将来自雷达和视频的特征进行融合，从而提高目标检测的准确性。
1、MTI：动目标显示z基本原理：动目标显示雷达是在普通脉冲雷达基础上发展起来的。
这种体制的雷达能在杂波或噪声干扰背景中抑制固定干扰、探测运动目标信息。
其基本原理在于利用运动目标回波多普勒频移效应，借助固定目标回波同动目标回波经相检波输出的视频脉冲串在幅度上的差异，通过延迟对消实现动目标检测。
z功能：可在空对地、空对海、地对地场合发挥空中预警、目标指示或武器控制的功能。
z MIT信号的主要特征：（1）低重频，一般低于4KHZ（可保证无测距模糊）；（2）采用参差重频、脉组间变重频及重频分集技术（获得目标速度信息，克服盲速）；（3）载频主要分布于L、S波段；（4）有较高的雷达工作频率稳定度（为了提取动目标频移信息）；（5）脉冲重频稳定度高（为实现延迟对消）；2、PD雷达：脉冲多普勒雷达z基本原理：PD雷达是在MTI雷达的基础上建立起来的，比MTI有更强的杂波抑制能力，改善因子高达50-60dB，且具有普通脉冲雷达的距离分辨力及连续波雷达的速度分辨力。
PD雷达的PRF可分为高，中，低三种，其特点及用途也是根据PRF划分的。
一般而言，低重频PD雷达也就是MTI 雷达，所谓PD雷达主要指高，中重频的情形。
z功能：表 PD雷达的分类与功能分类 PRF范围 特点 功能高PRF 几十KHZ—几百KHZ 不存在速度模糊，但有距离模糊机载预警（高空）中PRF 10KHZ-20KHZ 存在速度模糊、距离模糊目标跟踪（近程低空）低PRF 不超过几KHZ 存在速度模糊，但没有距离模糊MTIz信号特征：(1) 信号为一组相干脉冲串,有高度的短期稳定性,无论工作频率,脉宽,脉位,脉幅要求苛刻.(2)PRI一般较高,大于5KHZ.(3)重频调变是其最大特点:重频参差、分段调频脉冲多普勒雷达在机载火控、机载预警、空中交通管制、导航、气象探测等 领域都己得到了广泛的应用，下面一一介绍其作为不同用途的信号特征差别: 1）机载火控目前世界上先进的战斗机火力控制雷达几乎毫无例外的都采用了PD体制。
LabVIEW与雷达技术实现目标检测与跟踪LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种图形化编程环境，它被广泛应用于各种科学研究领域和工业控制系统中。
而雷达技术是一种利用电磁波进行目标检测与跟踪的技术。
本文将探讨如何使用LabVIEW与雷达技术实现目标检测与跟踪功能。
1. 简介雷达技术是指利用电磁波的反射和传播特性来探测、识别和追踪目标的一种技术。
它广泛应用于军事、民用航空、气象、交通等领域。
LabVIEW是国际上一种常用的图形化编程环境，它提供了丰富的工具和函数库，使得开发者能够快速构建各种应用。
2. LabVIEW中的雷达控制在LabVIEW中，我们可以通过使用DAQ（数据采集）卡或者其他硬件设备来控制雷达的发射和接收，以及数据的采集和处理。
通过LabVIEW中的图形化界面，我们可以轻松配置和控制雷达系统的各个参数。
3. 目标检测目标检测是指在雷达回波数据中准确地识别和定位目标。
LabVIEW 中提供了多种信号处理函数和工具，可以对雷达回波信号进行滤波、去噪和分析。
通过合适的算法和参数设置，我们可以有效地在回波信号中检测出目标的存在。
4. 目标跟踪目标跟踪是指在雷达回波数据中实时追踪目标的位置和运动轨迹。
LabVIEW中可以使用Kalman滤波器等算法实现目标的跟踪。
通过实时采集雷达数据并进行处理，我们可以获取目标的位置信息，并进行轨迹预测和目标预警等功能。
5. 实时显示与分析LabVIEW提供了丰富的图形化界面和数据可视化功能，可以实时显示和分析雷达回波数据。
通过合适的图表、曲线和指示器等工具，我们可以直观地观察到目标的位置、速度和距离等信息。
这对于实时监控和决策提供了有力的支持。
6. 算法优化与性能改进LabVIEW中的模块化设计和可编辑性使得算法优化和性能改进变得更加方便。
我们可以通过调整参数、改进算法和优化代码等方式来提高目标检测和跟踪的准确性和实时性。
一种天波超视距短波目标的直接定位算法
何德明;杜鑫苹;夏威;李会勇;李明
【期刊名称】《信息对抗技术》
【年(卷),期】2024(3)2
【摘要】针对利用运动接收机对静止超视距短波无线电目标定位的问题,提出了一种基于极大似然准则的天波超视距直接定位算法,进一步应用引力搜索算法,以实现高效的目标位置估计。
推导了在上述问题中目标位置估计的克拉美罗下界(Cramér-Rao lower bound,CRLB),并分析了所提算法的计算复杂度。
仿真实验结果表明,与传统的针对视距目标的直接定位算法相比,所提出的算法能显著提高对天波超视距短波目标定位的精度,且性能非常接近CRLB;相比于对应的网格搜索算法,在保持较高定位精度的同时,所提算法具有更高的计算效率。
【总页数】11页(P27-37)
【作者】何德明;杜鑫苹;夏威;李会勇;李明
【作者单位】电子科技大学信息与通信工程学院;电子科技大学长三角研究院(衢州)【正文语种】中文
【中图分类】TN911.72
【相关文献】
1.基于Hankel矩阵分解的天波超视距雷达机动目标检测算法
2.基于射线追踪技术的天波超视距雷达目标定位误差分析
3.天波超视距雷达的多路径融合多目标跟踪算法
4.天波超视距雷达海面目标定位方法研究
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浅谈脉冲多普勒雷达距离模糊和速度模糊摘要：雷达是利用目标对发射的电磁波的反射来获得目标信息的电子装备。
早期雷达主要用于测量目标与雷达间的距离，脉冲多普勒雷达是随着多普勒测量技术的发展以及快速傅里叶变换的实时工作地实现而出现的，随着当前对目标的探测要求日益增高，对雷达的性能也有了更高的要求，但同时伴随着雷达技术的发展也带来了新的问题。
关键词：脉冲多普勒；PRF；距离模糊；速度模糊引言脉冲多普勒雷达是多普勒测量雷达与脉冲雷达的结合，具备对目标的测距与测速能力。
该雷达测距原理是利用发射波与回波之间的时间差对目标进行距离测量，是在时域中对目标距离进行检测。
其测速原理是利用多普勒效应对目标的径向速度进行测量，是在频域里进行检测；当脉冲多普勒雷达对回波信号进行处理时，常常会遇到解速度模糊和距离模糊的问题，我就浅谈一下这两个问题。
1、速度模糊：脉冲多普勒雷达技术被广泛用于机载预警、机载和地面火力控制、超视距和气象观察等方面，对脉冲多普勒雷达的研究越来越深入，最在我们只是利用雷达探测目标的距离，所以脉冲重复周期（PRF）很低，这是就不存在距离模糊，但是存在严重的多普勒模糊（速度模糊），为了解决速度模糊问题，科学家想了很多处理办法，但是常用的是提高脉冲重复周期，速度模糊是因为在低脉冲重复周期时，由于信号的采样频率较低达不能准确测量多普勒频率。
脉冲重复频率不但决定脉冲多普勒雷达采用脉冲包络测距时的最大无模糊探测距离，而且还决定目标速度的测量模糊度。
首先来讨论脉冲重复频率对探测速度的影响。
脉冲重复频率对目标速度测量模糊度的影响如下图所示，由于谱线之间的间隔为 PRF，当目标回波的多谱勒频率与其重合时会发生盲速，超过 PRF/2 时会发生频谱混叠距离解模糊的方法之一是发射高重频的调频脉冲串，然后利用收发信号的频差（既有运动引起的多普勒频率也有距离引起的频差）与已测得的多普勒频率一起解算目标距离。
由上述分析可知：脉冲重复频率越高，无模糊测量目标的速度就越大。
第２５卷第３期 ２００４年５月
宇 航 学 报
Ｊｏｕｒｎａ１ ｏｆ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ ＶｏＩ．２５ ＮＯ．３
Ｍａｙ ２００４
超视距雷达中的目标检测问题 孟祥伟，关键，何友 （海军航空工程学院电子工程系，烟台２６４００１）
摘要：工作在高频波段（３—３０ＭＨｚ）的超视距雷达能够探测和跟踪视距以外飞机、舰船等目标，它在民用和军 事上均有重要的应用价值。但超视距雷达的目标信号会埋没在强海杂波中，使得目标信号的检测极为困难。本文先 讨论了一阶和二阶Ｂｒａｇｇ海杂波特性，然后针对强海杂波中目标检测的特点，讨论了距离一频率维的目标恒虚警检 测方案，并提出了一些有意义的建议。 关键词：超视距雷达；海杂波；恒虚警率；检测 中图分类号：ＴＮ９５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１３２８（２００４）０３—０２７３—０５
０ 引言 随着新型舰用武器装备技术的发展，现代海战 中在远距离上实施突然、隐蔽的舰对舰导弹攻击已 成为各国海军最为关心的攻击手段之一。目前中远 程反舰导弹作为现代海上作战的重要手段，各主要 国家海军已普遍装备。这些中远程反舰导弹的出现 极大地扩展了海上作战半径，使过去在常规雷达能 够相互探测到的范围内进行的“面对面”的海战模式 逐渐演变成依靠先敌发现、突然地发动远程攻击来 争取海上作战主动权的“隐蔽作战”模式。为了能为 各种中远程反舰导弹提供超视距目标指示的有效手 段，解决超视距探测已成当务之急。高频超视距雷达 在军事上可探测和跟踪飞机、导弹和舰船等运动目 标，它有以下几方面优势：（１）可以突破地球曲率的 限制，实现远距离、大面积、全高度探测；（２）具有反 隐身能力，由于ＯＴＨＲ工作在常规雷达波段之外而 依靠谐振效应探测目标，几乎不受现有雷达吸波涂 料的影响，从而使得舰船和飞机目标通常采用的外 形设计、吸波涂料等隐身手段难以奏效；（３）具有抗 反辐射导弹（ＡＲＭ）能力；（４）抗电子干扰能力强。本 文先分析了高频地波超视距雷达的一阶、二阶海杂 波特性，然后针对高频地波超视距雷达的杂波背景 特点研究了距离一频率维雷达目标恒虚警处理方案。 １ 高频地波超视距雷达中的海杂波特性 高频无线电波在海面传播时可引起一阶、二阶 收稿日期：２００３—０１—１６，修回日期：２００３—１１－２５ 海杂波，一阶海杂波是入射无线电波与海浪一次作 用时引起的无线电反射，其作用机理可由Ｂｒａｇｇ谐 振散射过程解释，当海浪相邻波峰反射的无线电波 波长满足Ｂｒａｇｇ谐振条件时，发生相干散射或谐振 散射，Ｂｒａｇｇ谐振条件为
Ｌ·ｃ。ｓ△一 （１） 式中Ｌ——海浪波长， ——无线电波长，△——无线 电波擦地角。擦地入射（△一０）的无线电波，唯有波 长为无线电波长一半的海浪才满足相干散射条件， 其它波长的海浪不会产生相干散射，其回波基本可 以忽略。从水力学的理论可知，对于重力波浪，其特 征速度与其波长有下列关系：
ＶＢ：√ （２） 这样，由重力波产生的多普勒频率为 ±Ｔ２ＶＢ一± √ （３）
以Ｌ一 代入上式，则有 ±√ （４） 式中±号表朝向与背离雷达的重力波产生的正负多 普勒频移。高频无线电波与海浪的一阶作用会在回 波的多普勒频谱中产生两个尖峰——一阶Ｂｒａｇｇ 峰，其位置由（４）式确定。 高频无线电波不仅与海流存在一阶作用，而且 还与海浪存在高阶作用，高频无线电波与海浪的二 ２７４ 宇航学报 第２５卷 阶作用机理主要为：（１）沿雷达波束方向传播的海 浪，可以认为它由基波及其高次谐波组成，高频无线 电波与各次谐波也会产生Ｂｒａｇｇ谐振，形成高阶海 杂波；（２）高频无线电波与两列相互垂直的海洋波依 次产生“镜面”反射，形成连续的二阶谱；（３）高频无 线电波与两列交叉传播的海洋波形成的第三列海洋 波发生Ｂｒａｇｇ谐振，形成连续的二阶谱。总之，高频 无线电波与海浪相互作用产生的海杂波，其多普勒 频谱中主要包含两种成分：一种是由一阶Ｂｒａｇｇ谐 振产生的窄带成分，另一种是由电磁波与海浪二阶 作用产生的宽带成分。当舰载ＯＴＨＲ平台运动时， 阶Ｂｒａｇｇ峰还会产生类似于机载雷达下视杂波谱 展宽的现象。图１为超视距雷达中的海面回波多普 勒频谱示意图，从图中可以清晰地看出在零多普勒 频率两侧存在着较强的Ｂｒａｇｇ一阶峰。 馨 安 Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｆｒｅｑｕｅｎ（ ｙ（Ｈｚ） 图１ 超视距雷达的海面回波多普勒频谱示意图 ２高频地波超视距雷达中的ＣＦＡＲ目标检测 超视距雷达（ＯＴＨＲ）相对于常规雷达，在目标 检测和识别方面存在许多差别：（１）由于ＯＴＨＲ工 作在短波ＨＦ波段，必然存在大量干扰信号源，如短 波电台的广播、通讯信号等都会对实际探测产生严 重的干扰；（２）从目标反射回来的信号通常低于背景 噪声，多普勒零频率附近两侧存在着前面所述的 Ｂｒａｇｇ一阶回波及二阶回波。（３）ＯＴＨＲ由于波段和 带宽有限，距离分辨率为数千米左右，方位分辨率则 更低。由于超视距雷达目标检测信号的这些特点，造 成超视距雷达目标的检测极为困难。但超视距雷达 所发射的脉冲是相干的，频率和相位极为稳定，可利 用因目标运动产生的多普勒频移在频域将目标信号 分辨出来。 通常超视距雷达在目标检测过程中，首先利用 动目标滤波消除固定目标（杂波），保留动目标信息， 减少后续处理器动态范围。然后对运动目标的差拍 信号实现第一次快速傅里叶变换（ＦＦＴ），求出目标 的射线距离，同时实现能量集中。由于发射信号是相 干的，在同一距离波门下对Ｍ次扫描输出进行相干 积累，即再用一次ＦＦＴ在频域提取目标多普勒信 息。回波脉冲列经相干积累后，同一距离波门下频率 轴上动目标的多普勒谱与背景杂波谱将会被区分 开，通常的做法是在每一个距离上沿着多普勒频率 实施检测ｌ＿１］。从图１可看出其分布并不平稳，无论采 用何种恒虚警检测方法都不能有效地将目标检测出 来。但是，雷达目标回波信号经过两次快速傅里叶变 换后可以得到距离一频率二维平面，考虑到相近雷 达距离分辨单元中相同多普勒频率的分布会相对平 稳，可在相同多普勒频率上选取相近的距离分辨单 元信号形成检测参考滑窗，进行目标信号的检测。为 了保证相近雷达距离分辨单元中相同多普勒频率的 分布相对平稳，而超视距雷达的距离分辨单元较大， 在相同多普勒频率上的相近雷达距离分辨单元可取 的参考单元数目会受到限制，以下对适用于距离 频率维检测的恒虚警方法进行分析，并对这些方法 的选取提供一些有意义的建议。 雷达回波信号经ＦＦＴ变换后，其频谱中包含大 气噪声、海杂波和目标信息，大气噪声各向同性，其 频谱为高斯分布，海杂波的一阶与二阶Ｂｒａｇｇ谱分 布也是高斯分布 ］，本文假定平方率检波，这样，距 离 频率平面的分辨单元信号分布服从负指数分 布，假设目标模型为ＳｗｅｒｌｉｎｇⅡ型，检测单元的二 元假设检验对为 ｒ １ ， ｌ （ ）一 ｅｘｐ（一 ）Ｈｏ
Ｊ／１ ／１ （ ＞０） ～１ （ ｏ
Ｉ ｆ （ ）一 １ ｅｘｐ（一 Ｈ
（５） 其中ｂ＝１＋ ， 是单脉冲平均信噪比，／＿ｔ代表噪声 强度平均值，Ｈ 表示有目标，Ｈ。表示没有目标。 在相同多普勒频率上利用相近距离分辨单元附 近的Ｎ个杂波样本设置一参考滑窗，将来自杂波样 本 ，（ ∈一Ｎ）的有序统计量 ∽加权求和，作为对杂 波功率水平的估计，可表示为
Ｘ一∑ｈ ） （６） 第３期 盂祥伟等：超视距雷达中的目标检测问题 ２７５ 从而求得Ｘ的矩产生函数（ｍｇｆ）为 ）一 Ｎ （ｆ，一 ）
矩产生函数定义为 （“）一Ｉ厂ｒ（ｆ） ～ ｄｔ，其中 （ｆ）为Ｘ的概率密度函数。 检测器将估计出的杂波强度Ｘ乘以满足恒虚 警要求的门限因子丁，去设置自适应检测门限，若检 测单元的目标信号超过它，判为目标出现，若低于 它，则无目标。检测器的平均虚警概率和平均检测概 率分别为 Ｐ 一 （“）Ｉ 一 （“）Ｉ （８） 可求得检测器的平均判决门限ＡＤＴ［３］的解析表达式 ＡＤＴ—Ｔ｛ ｝ （９） 对于超视距雷达的距离一频率维恒虚警目标检 测来说，在相同的多普勒频率上选取相近的距离单 元信号为参考滑窗，强杂波边缘引起的影响较小，这 样可以不考虑最大选择逻辑类的恒虚警检测方法如 ｆ ２’… 一 『 ∑（ 一 ） 去１一 ＋ｆ＋ ＋ —ｆ 【
＋ — 这就是最佳线性无偏（ＢＬＵ）方法；若式（６）中的加 权系数取为
ｈ．一 １ —ｔ＋１，…，Ｎ一５—１ ５＋１ ｉ—Ｎ一５ ０ 其余 （１１） 可得到准最佳加权恒虚警（ＱＢＷ）方法。将以上这些 加权系数分别代入（８）和（９）式，可得ＣＡ、ＣＭ、ＯＳ、 ＴＭ、ＢＬＵ和ＱＢＷ检测器的平均判决门限ＡＤＴ和 恒虚警损失。表１给出了这几种检测器在Ｐ ： １０一，Ｐ ：０．５情况下当杂波样本总数Ｎ分别取为 ８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２和２４时的ＡＤＴ和恒虚 警损失数值。从表１中可看出，在均匀背景中ＣＡ的 检测性能最好，尤其在杂波样本的总数目小于１２时 其恒虚警损失与ＣＭ、ＴＭ、ＯＳ、ＢＬＵ和ＱＢＷ方法 有较大的差别，这时应优先考虑ＣＡ方法，因超视距 选大（Ｇｏ）等，避免它们引起的恒虚警损失。在恒虚 警算法的选择上，主要考虑的是对各种有源或无源 刺状干扰的鲁棒性问题，这样恒虚警方法如单元平 均（ＣＡ）、筛选平均（ＣＭ）、有序统计（０Ｓ）、剔除平均 （ＴＭ）、最佳线性无偏（ＢＬＵ）［４ 和准最佳加权 （ＱＢＷ）＿５ 等可应用到超视距雷达中的目标检测上 来。ＣＡ、ＣＭ、ｏＳ、ＴＭ、ＢＬＵ和ＱＢｗ方法均可通过 对（６）式中的加权系数取特定值得到，它们的性能分 析可通过（８）式和（９）式得到。若（６）式中有序统计样 本的加权系数取为ｈ 一１／Ⅳ（ 一１，…，Ⅳ），可得到单 元平均（ＣＡ）检测器的数学模型；若将有限个高端有 序统计样本（ｓ个）的加权系数取为０，剩余的有序样 本的加权系数取为ｈ 一１／（Ⅳ一５）（ 一１，…，Ｎ一５）， 这就是筛选平均（ＣＭ）情形；若将有限个高端有序 统计样本（ｓ个）和有限个低端有序统计样本（ｔ个） 的加权系数取为０，剩余的有序样本的加权系数取 为ｈ，一１／（Ⅳ一５一ｔ）（ —ｔ＋１，…，Ｎ一５），可得到剔 除平均（ＴＭ）检测器的数学模型，若Ⅳ一５一ｆ一１，这 就是有序统计（ｏＳ）情形；若式（６）中的加权系数取 为 （∑（Ｍ一 ）一 ） ＋１（△一Ｍ一５一ｔ一１＋— ————一 ∑（Ｍ一 ）一 Ｊ一１ （１０） 雷达是一种警戒雷达，它的首要任务是尽可能低信 噪比情况下发现目标，况且杂波样本数目比较小的 情况下出现干扰目标的概率也不大，这时采用ＣＡ 方案较为合适。在这几种方法中，０Ｓ的恒虚警损失 最大，ＣＭ和ＴＭ的检测性能比较接近，ＱＢＷ和 ＢＩ Ｕ的检测性能比较接近，ＣＭ、ＴＭ、ＯＳ、ＢＬＵ和 ＱＢＷ检测器由于采用了筛选技术，可以将其它的 刺状干扰目标信号剔除掉避免出现“遮蔽效应”，而 ＣＡ无法保证在有干扰目标的情况下有效地检测出 目标信号来。ＢＬＵ和ＱＢＷ比ＣＭ和ＴＭ的性能有 略微改善，但当干扰目标数目超过剔除的数目时，由 于ＢＬＵ和ＱＢＷ对最大第一个未剔除掉的有序样 本采用了较大的加权系数，其性能会有较大的影响。 因此，当超视距雷达中距离一频率维目标检测方案 的参考单元总数目较大时，ＴＭ方法应是一种优先 选取的方法，尽管ＯＳ方法在脉冲多普勒雷达目标
