【摘 要】
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随着无人艇的快速发展,无人艇海上态势感知对其航行安全至关重要。宽带雷达是辅助船舶安全航行的重要设备,在小型无人艇上应用越来越广泛。宽带雷达的目标检测技术可以为无人艇态势感知、避碰决策和路径规划提供重要信息,以保障无人艇智能航行,但是雷达应用于无人艇探测海上目标还需要进一步研究。本文的主要研究工作如下:（1）针对海杂波特性复杂的问题,本文设计并实现了对海杂波幅度值数据进行分布模型分析的系统,基于瑞利
【基金项目】
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中央高校基本科研业务费项目,智能船舶船岸协同与综合测试方法及技术研究；
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随着无人艇的快速发展,无人艇海上态势感知对其航行安全至关重要。宽带雷达是辅助船舶安全航行的重要设备,在小型无人艇上应用越来越广泛。宽带雷达的目标检测技术可以为无人艇态势感知、避碰决策和路径规划提供重要信息,以保障无人艇智能航行,但是雷达应用于无人艇探测海上目标还需要进一步研究。本文的主要研究工作如下:（1）针对海杂波特性复杂的问题,本文设计并实现了对海杂波幅度值数据进行分布模型分析的系统,基于瑞利分布、对数正态分布、韦布尔分布和K分布四个主要分布模型对实测海杂波数据进行了参数估计和拟合优度检验,通过比较卡方检验和K-S检验的检验统计量进一步确定拟合程度最好的分布模型。本文使用雷达开展了对海探测实验,通过分析不同条件下采集的海杂波数据的分布模型,得到在低擦地角和风力2-3级情况下的海杂波分布模型主要是韦布尔分布;而在低擦地角风力3-5级下并存在很多目标的情况下,实测数据主要服从瑞利分布;得到了同一量程下两个方位间隔8°的辐条中的海杂波数据分布模型是不相同的结论。（2）针对海杂波背景下的恒虚警率检测性能问题,本文首先产生了瑞利分布、指数分布和韦布尔分布的仿真数据,其次通过添加目标和提高仿真数据的功率值形成均匀杂波背景、多目标环境和杂波边缘环境,然后使用仿真数据对CA、GO、SO、OS和VI五种恒虚警率（Constant False Alarm Rate,CFAR）检测算法进行了比较。结果表明五种算法总体都能较好地检测出目标,其中VI和OS的检测性能较好,其次是SO算法。在多目标环境下测试中,得到算法会产生丢失弱小目标的结论。（3）针对雷达实测回波数据的目标检测,使用了上述五种算法进行恒虚警率检测,其中CA、GO和SO三种恒虚警率检测算法在实测数据因为参考单元中存在幅度值为0的距离单元而造成阈值降低、虚警率高的问题,剔除了恒虚警率检测算法中参考单元中幅度值为0的距离单元,检测结果表明,这种改进方法有效的提高了这三种算法的性能。而针对OS-CFAR在杂波边缘和多目标环境中存在丢失目标的问题,本文通过对算法中第K大的取值因子调整为参考单元的0.9倍,使得OS-CFAR在杂波边缘和多目标中都能有更高的检测概率,有效的提高了OS-CFAR的目标检测性能。使用OS-CAFR对雷达实测数据进行目标检测,最后经过处理得到了雷达回波数据的中的目标以及目标方位和距离的信息。
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