雷达目标检测的分数阶域处理理论及应用

　　《雷达目标检测分数域理论及应用》是作者在多个相关项目的基础上撰写而成的，梳理和总结作者近十年来的研究成果。《雷达目标检测分数域理论及应用》主要介绍雷达目标检测分数域理论及应用，分为两部分：第一部分为分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform，FRFT）域雷达动目标检测，主要包括FRFT基本原理及参数估计、FRFT域杂波抑制、谱对消、自相似特性差异动目标检测以及FRFT域杂波图处理技术。第二部分为分数阶表示域微动特征提取及检测，将FRFT域扩展为多种分数阶表示域处理（短时FRFT、分数阶模糊函数、线性正则变换、线性正则模糊函数、分数阶长时间相参积累等），将动目标多普勒处理拓展为微多普勒处理，进一步提高复杂背景下的动目标精细化处理能力。

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目录
序
前言
第一部分 分数阶傅里叶变换域雷达动目标检测
第1章 雷达微弱目标检测技术概述 3
1.1 引言 3
1.2 基于统计模型的目标检测技术 3
1.3 基于特征差异的目标检测技术 5
1.4 基于变换域处理的动目标检测技术 6
1.4.1 动目标显示及杂波抑制方法 6
1.4.2 基于时频分析的动目标检测方法 7
1.5 分数阶傅里叶变换域雷达信号处理技术 8
1.5.1 分数阶傅里叶变换的起源及发展 8
1.5.2 分数阶变换在动目标检测和识别中的应用 10
1.6 亟待解决的技术难题 14
1.7 小结 15
参考文献 16
第2章 分数阶傅里叶变换动目标检测原理及参数估计方法 22
2.1 FRFT定义和性质 22
2.2 FRFT的离散化计算 26
2.3 LFM信号的FRFT表示 27
2.4 *佳变换阶数的确定及LFM参数估计 28
2.4.1 FRFT域峰度搜索方法 29
2.4.2 FRFT模对称性参数估计方法 31
2.4.3 FRFT模*大值参数估计方法 35
2.5 FRFT动目标检测基本原理 41
2.5.1 雷达动目标回波模型 41
2.5.2 雷达动目标信号FRFT域表示及参数估计 46
2.6 FRFT动目标参数估计精度分析 46
2.6.1 检测器输出信噪比分析 46
2.6.2 观测时长对估计精度的影响 47
2.6.3 搜索步长对估计精度的影响 48
2.6.4 FRFT中心频率分辨力 48
2.6.5 仿真分析 49
2.7 雷达实测数据动目标FRFT谱分析 52
2.7.1 X波段雷达数据分析 52
2.7.2 S波段雷达数据分析 54
2.8 小结 59
参考文献 60
第3章 分数阶傅里叶变换域杂波抑制及目标检测方法 62
3.1 WPT-FRFT杂波抑制及动目标检测方法 62
3.1.1 WPT抑制杂波 63
3.1.2 检测性能分析 65
3.1.3 实测数据验证与分析 67
3.2 FRFT分级迭代相消多动目标检测与估计方法 73
3.2.1 多动目标检测与参数估计 73
3.2.2 实测数据验证与分析 75
3.3 FRFT域自适应谱线增强动目标检测方法 80
3.3.1 FRFT域LFM信号自适应滤波方法 80
3.3.2 FRFT域自适应动目标检测方法 84
3.3.3 实测数据验证与分析 87
3.4 小结 96
参考文献 97
第4章 分数阶傅里叶变换谱对消动目标检测方法 99
4.1 基于延时FRFT模函数对消的动目标检测方法 99
4.1.1 LFM及其延时信号在FRFT域的时移特性 99
4.1.2 动目标检测方法 100
4.1.3 实测数据验证与分析 101
4.2 基于对称旋转角FRFT模函数对消的动目标检测方法 103
4.2.1 LFM信号和单频信号的对称旋转角FRFT模函数 104
4.2.2 动目标检测方法 105
4.2.3 实测数据验证与分析 106
4.3 两种对消方法性能对比与分析 108
4.3.1 对比分析与注意的问题 109
4.3.2 目标运动属性对检测性能的影响 110
4.3.3 高次项对检测性能的影响 111
4.3.4 延时的选取准则 112
4.4 小结 113
参考文献 113
第5章 分数阶傅里叶变换域自相似特性差异动目标检测方法 114
5.1 分数布朗运动在FRFT域的自相似性 115
5.2 FRFT域杂波的单一分形特性与目标检测 120
5.2.1 实测海杂波数据 120
5.2.2 FRFT谱的单一分形特性 124
5.2.3 FRFT域分形维数的影响因素 129
5.2.4 利用FRFT域分形Hurst指数的目标检测与性能分析 132
5.2.5 利用FRFT域其他单一分形特性的目标检测与性能分析 135
5.3 FRFT域杂波的扩展分形特性与目标检测 141
5.3.1 FRFT谱的扩展分形特性 142
5.3.2 FRFT谱扩展分形参数的影响因素 145
5.3.3 目标检测与性能分析 149
5.4 FRFT域杂波的多重分形特性与目标检测 151
5.4.1 FRFT谱的多重分形特性与参数估计 151
5.4.2 FRFT谱广义Hurst指数的影响因素 159
5.4.3 目标检测与性能分析 162
5.5 小结 164
参考文献 165
第6章 分数阶傅里叶变换域杂波图动目标检测方法 167
6.1 时域杂波图对消技术 168
6.2 FRFT域杂波图对消技术 173
6.2.1 动目标信号FRFT域时移特性 173
6.2.2 FRFT域均值杂波图和FRFT域单极点反馈杂波图 174
6.3 FRFT域杂波图CFAR检测方法 179
6.3.1 双参数CFAR检测器 180
6.3.2 检测性能分析 181
6.4 小结 186
参考文献 186
第二部分 分数阶表示域微动特征提取及检测
第7章 微多普勒理论及分析方法概述 191
7.1 微多普勒研究概述 192
7.2 海杂波建模及多普勒特征研究现状 194
7.2.1 动态海面散射杂波建模 194
7.2.2 海杂波多普勒谱特征分析 195
7.3 微动目标回波信号建模及检测研究现状 198
7.3.1 海面微动目标回波信号建模 198
7.3.2 微动目标特征分析与检测方法 200
7.4 难点与挑战 203
7.4.1 海杂波建模及特性分析方面 203
7.4.2 微动目标回波建模及特性分析方面 203
7.4.3 微多普勒信号特征提取和检测方面 204
7.5 小结 204
参考文献 205
第8章 海杂波及动目标微多普勒特性认知 213
8.1 动态海面散射杂波特性认知 213
8.1.1 改进一维时变海面散射模型及散射特性 214
8.1.2 改进一维时变海面散射模型的分数阶功率谱分析 219
8.1.3 改进一维时变海面散射模型的验证与分析 222
8.2 海上动目标微多普勒特征认知 226
8.2.1 非匀速平动回波模型 227
8.2.2 三轴转动回波模型 230
8.2.3 长时间微动目标观测模型 233
8.3 小结 235
参考文献 236
第9章 短时分数阶傅里叶变换域目标微动特征检测和估计方法 239
9.1 微动信号STFRFT表示及特性 239
9.1.1 短时分数阶傅里叶变换 239
9.1.2 微动信号的STFRFT表达式 240
9.1.3 STFRFT窗口长度选择 242
9.2 基于海尖峰判别和筛选的海杂波抑制方法 243
9.2.1 海尖峰的判别方法 243
9.2.2 海尖峰时域特性分析 244
9.2.3 海尖峰变换域特性分析 246
9.2.4 海尖峰抑制方法 249
9.3 STFRFT域微动目标检测和特征提取方法 249
9.3.1 方法流程 249
9.3.2 方法分析 252
9.4 仿真与实测数据处理结果 253
9.4.1 微多普勒信号检测和性能分析 253
9.4.2 微多普勒特征提取和性能分析 257
9.4.3 实测数据处理结果 259
9.5 小结 263
参考文献 263
第10章 分数阶表示域机动目标长时间相参积累检测方法 265
10.1 RFRFT长时间相参积累检测方法 267
10.1.1 RFRFT的基本原理与性质 267
10.1.2 基于RFRFT的长时间相参积累 271
10.1.3 仿真与实测数据处理结果 280
10.2 RLCT长时间相参积累检测方法 290
10.2.1 RLCT的基本原理 290
10.2.2 基于RLCT的长时间相参积累 292
10.2.3 实测数据处理结果 295
10.3 RFRAF长时间相参积累检测方法 300
10.3.1 RFRAF的基本原理与性质 300
10.3.2 基于RFRAF的长时间相参积累 308
10.3.3 仿真与实测数据处理结果 312
10.4 RLCAF长时间相参积累检测方法 321
10.4.1 RLCAF的基本原理与性质 321
10.4.2 基于RLCAF的长时间相参积累 326
10.4.3 仿真与实测数据处理结果 327
10.5 RLCAF域杂波抑制方法 335
10.5.1 RLCAF域微动目标和海杂波表示 335
10.5.2 海杂波抑制与微动目标检测方法 337
10.5.3 仿真与实测数据处理结果 337
10.6 小结 339
参考文献 340
附录 344
雷达数据集介绍 344
彩图