摘要

我国地域广阔，沿海面积分布较广，我国国土范围内海域面积很大，研究岸基对海对于我国来说具有重要的意义。所谓杂波就是雷达不希望接收到的信号，它其实是根据电磁波反射原理形成的，杂波的存在也极大的影响雷达的灵敏度。因此，本文对海杂波背景下的目标检测与跟踪方法进行研究，主要作了几下几方面工作：

（1）本文首先对课题的研究背景和意义进行阐述，对现有的成果进行简单介绍，在此基础上对海杂波的特点以及常用的海杂波幅度分布进行研究，选择k分布来作为本文的研究方法。

（2）对于雷达目标的检测与跟踪方法，本文采用的是低信噪比下的角跟踪方法，这种方法是在比幅法测向的原理上建立起来的，是一种研究海杂波复杂背景下目标定位与跟踪的方法。本文在理论研究的基础上，通过matlab进行实验验证，通过建立数学模型来实现上述理论，包括杂波的分析以及目标的检测，通过设计GUI友好交互界面来达到直观的展示实验结果和实验过程。

通过理论分析实验验证的方法，本文证实上述采用方法的有效性，实现在借助地理信息的基础上，在复杂海杂波背景中定位和跟踪船只。

关键词：岸基对海雷达；海杂波；目标检测

3 雷达目标检测与跟踪方法

3.1比幅法测向的基本原理

设雷达天线方向图如下图所示:

图3-1 雷达天线方向图

图3-2 

图3-2 差、和波束方向图

图3-2中，左图是差波束的方向图，右图是和波束方向图， 表示天线对准目标时的角度。由上图可见，当天线对准目标时，差通道输出为0；但天线偏离目标时，差通道有信号输出，输出的正负由天线偏离目标是左或右决定。单脉冲雷达的角跟踪原理是通过比较和通道、方位差通道输出的幅度从而推算出角误差，其角误差A计算公式为：

                                 （3-1）

式中： 分别为和差通道输出幅度之，k为比例常数，Re为复数实部符号， 是和差信号之间的相位差角，反映角误差的极性，表示目标偏离天线主轴的方向。

通过上式，我们可以知道，角误差信号包括叫误差极性和角误差大小两部分，角误差极性 为0°和180°表示目标在天线的一侧（左）还是另一侧（右），角误差的大小反映目标偏离天线轴线的程度，雷达天线根据角误差的极性决定天线调整的方向，根据角误差的大小决定调整的幅度，不断修正天线，使天线主瓣对准目标。远距离跟踪雷达目标时对角误差的极性要求尤其严格，因为如果角误差极性 错误，将会导致目标丢失或者天线在较大范围内来回摆动，使雷达不能稳定地跟踪目标。

3.2低信噪比下的角跟踪方法

经由海面反射的海杂波与多种因素有关，它受海面、海情(如风速、风向、潮汐、洋流等)影响，还受雷达系统本身的各项参数(如波长、擦地角、极化方式等)影响。即使对于某一特定的雷达，由于海面是随时间变化着的、时变的运动平面，也会导致雷达接收的回波信噪比变化，当在复杂的海况下(如逆风测量风速较大、海浪较高的海面上的目标时)，雷达接收的远距离目标回波信噪比将会非常低。在这种情况下，测向的差通道的信噪比就更低，通常，对于用和通道(基准通道)产生的AGC来归一化各通道幅度且和差通道接收的信号形式都相同的雷达来说，差通道的信噪比通常要比基准通道低很多，这时差通道的输出信号就完全淹没在海杂波中。然而正确的提取角误差的大小和极性却和目标回波的信噪比SNR有很大关系。通常，SNR越大，能精确地提取角误差的可能性就越大，SNR越小，发生错误的概率就越大。下面我们分析SNR对精确角跟踪的影响。

3.2.1SNR与角误差的关系

SNR对正确提取角误差极性有很大的影响。对于一定的单脉冲雷达，差通道信号与和通道信号之间满足下列关系式:

                                             （3-2）

其中 表示差通道信号幅度之， 表示和通道信号幅度之，ks使雷达误差斜率，是一个定值， 是天线半功率波束宽度值，当基准通道的SNR比较小的时候，就会导致差通道的信噪比也跟着吉纳谷地，导致提前角误差的条件恶化，不能有效地提取角误差。

SNR对由热噪声引起的角误差的影响。在单脉冲雷达中，由热噪声引起的角跟踪均方根误差为:

                              （3-3）

上式中B为接收机带宽， 为跟踪波门宽带， 为伺服系统带宽，其他参数与上面的定义一样。由上式可以看出，当SNR较大时，可以有效地抑制由热噪声引起的角跟踪误差。