x波段海杂波非参数概率密度估计

苏州科技学院本科生毕业设计（论文）

X波段海杂波非参数概率密度估计

摘 要

雷达技术起初被局限于在军用领域使用，进入二十一世纪后随着科学技术的高速发展，雷达技术开始普及并被广泛地运用到多个领域，导航、定位、探测都离不开雷达。然而，雷达在接受和发射信号时会受到各种杂波的干扰，本文将要研究的是雷达在海上的干扰物海杂波。

研究海杂波的方法有很多。首先是参数估计，有K分布、韦布尔分布、对数正态分布等常见的研究海杂波的参数估计。在此基础上，经研究分析发现用参数估计法研究海杂波的特性存在很多不足之处。于是又开始用非参数估计研究海杂波。本篇文章通过查阅相关资料得到X波段海杂波极化雷达实测数据，分别讨论用几种常见的参数估计和非参数估计来分别研究海杂波的特性。并利用Matlab仿真软件得出参数估计和非参数估计与实测数据的对比图。

通过仿真图像对海杂波的研究进行总结。求得以上两种方法的均方根误差。由于后者的均方根误差小于前者。总结得出结论并经过定量分析得出用非参数估计研究海杂波与实际较接近，因此用非参数估计法研究海杂波要优于参数估计法。

关键词 雷达；海杂波；非参数概率密度估计

I

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The x-band sea clutter nonparametric probability

density estimation

Abstract

At first radar technology was limited to use in the field of military, After entering the 21st century with the rapid development of science and technology, Radar technology began to spread and is widely applied to many fields, navigation, positioning and detection is inseparable from the radar. However, the radar will be disturbed by different kinds of noise when receiving and transmitting, This paper will study the radar in the sea of distractors sea clutter.

There are many research method of sea clutter. First is the parameter estimation, K distribution and weibull distribution, logarithmic normal distribution and other common parameters estimation of the sea clutter. On the base, it is found that there are a lot of deficiencies after researching and analysising the parameter estimation method is used to study the sea clutter characteristics. And nonparametric probability density estimation is proposed. This article through access to relevant data to get the x-band sea clutter polarized radar measured data, Respectively discuss with several common parameter estimation and the parameter estimation to study the characteristics of sea clutter, respectively. And by using the simulation software Matlab parameter estimation and the parameter estimation compared with the measured data of the figure.

Through the simulation of the image analysis of the characteristics of sea clutter. For the parameter estimation and parameter estimation of the chosen contrast root mean square error. Because the root mean square error estimation is less than the root mean square error of optional parameter estimation, nonparametric estimation is used to study the sea clutter and more close to actual.So the nonparametric estimation method is used to study the sea clutter is superior to the parameter estimation method.

Key words Radar；The sea clutter; Nonparametric probability density estimation

II

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目 录

第1章 绪论 .................................................................................................................................... 1 1.1 本章概述 ............................................................................................................................... 1 1.2 课题的背景及意义 ............................................................................................................... 1 1.3 课题的内容 ........................................................................................................................... 1 1.3.1 研究内容 ........................................................................................................................ 1 1.3.2 研究方法 ........................................................................................................................ 2 第2章 雷达及海杂波的理论背景................................................................................................. 3 2.1本章概述 ................................................................................................................................ 3 2.2 雷达 ....................................................................................................................................... 3 2.2.1 雷达的简介 .................................................................................................................... 3 2.2.2 雷达的工作原理 ............................................................................................................ 4 2.2.3 雷达的波段划分 ............................................................................................................ 4 2.2.4 波段标准 ........................................................................................................................ 5 2.3 海杂波的理论背景 ............................................................................................................... 5 2.4 海杂波研究的意义 ............................................................................................................... 8 第3章 海杂波的研究方法............................................................................................................. 9 3.1本章概述 ................................................................................................................................ 9 3.2 参数化海杂波统计分布 ....................................................................................................... 9 3.2.1 K分布 ............................................................................................................................. 9 3.2.2 韦布尔分布 .................................................................................................................. 11 3.2.3 对数正态分布 .............................................................................................................. 12 3.2.4 伽玛分布 ...................................................................................................................... 12 3.3非参数海杂波概率密度估计 ............................................................................................... 13 第4章 仿真结果分析................................................................................................................... 16 4.1本章概述 .............................................................................................................................. 16 4.2 海杂波振幅的图像 ............................................................................................................. 16 4.3 K分布仿真结果 ................................................................................................................... 16 4.4 对数正态分布仿真结果 ..................................................................................................... 17

III

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4.5韦布尔分布仿真结果 .......................................................................................................... 18 4.6 伽马分布仿真结果 ............................................................................................................. 19 4.7 非参数估计的仿真结果 ..................................................................................................... 20 结 论 ............................................................................................................................................ 21 致 谢 ............................................................................................................................................ 22 参 考 文 献 .................................................................................................................................. 23 附录A 译文 ................................................................................................................................. 26 附录B 外文原文 ......................................................................................................................... 36

IV

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第1章 绪 论

1.1 本章概述

本章节主要是对论文中所涉及的某些背景进行简单的介绍。再大概的介绍

论文的研究内容，研究的目的和研究的意义。最后再交代论文研究的相关思路和步骤。

1.2 课题的背景及意义

我们对雷达一词既熟悉又陌生，熟悉的是普通的距离以及气象监控都可以由雷达来控制完成。与此同时，陌生的是雷达在海上也发挥着巨大的作用，但是与陆地相比海上的环境毕竟是比较复杂的。面对茫茫大海以及海面下不确定的环境，在海上的船只要想定位，引航，避让标绘等就必须通过航海雷达。但是由于在海上海杂波的存在，航海雷达的工作效率就会降低。

面对变化无常，无目标，无方向的海洋，在海上作业的船只和工作人员的安全就会受到严重威胁。因此，航海雷达便是海上船只必备的电子设备，有了航海雷达的导航和定位就能保证海上船只捕鱼，客运，探测等工作的顺利进行。雷达和其他电子设备一样在工作时会受到外界的干扰，在海上干扰雷达的主要杂波叫海杂波。因此，想要改善雷达的性能，使雷达在海上发挥更重要的作用分析研究海杂波的波特性就变得尤为重要。

海杂波是在海上干扰航海雷达的一种杂波，是干扰航海雷达工作效率的主要因素。因此可以通过研究海杂波的基本特性，来完善航海雷达系统的缺陷，由此可见研究海杂波特性的重要价值。本文主要围绕海杂波参数估计和非参数估计的建模方法展开的，通过最终的仿真结果分析得到最佳的海杂波估计方法。

1.3 课题的内容

1.3.1 研究内容

本文研究的研究课题叫做X波段海杂波的非参数概率密度估计。首先通过查阅相关资料具体阐述海杂波产生的原理及雷达的理论背景。其次是建立合适的，并且可以描述海杂波的数学模型。我们可以把研究方法一分为二。第一个是参数估计，在熟悉常见的并用于研究海杂波的参数估计后，选择其中几种分别研

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