雷达目标检测非线性理论及应用
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作者刘宁波 关键 黄勇 丁昊 著
出版社人民邮电出版社
ISBN9787115634245
出版时间2024-08
装帧精装
开本16开
定价359.8元
货号1203378754
上书时间2024-10-04
商品详情
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作者简介
刘宁波
1983年6月生，男，山东烟台人，2012年于海军航空工程学院获博士学位，2017年-2019年在中国航天科工集团第 二研究院博士后流动站做博士后。现为海军航空大学副教授、硕士研究生导师、泰山学 者青年专 家。研究方向为海上目标检测、雷达信号智能处理，在多表示域分形处理、特征域目标检测、海杂波特性认知抑制、海上微弱目标智能检测分类方面进行了持续深入的研究。出版学术专著二部，以第 一作者或通信作者发表学术论文六十余篇，被SCI、EI、ISTP三大国际检索收录四十篇，授权发明专利十余项，登记软件著 作权四项。
关键
1968年6月生，男，辽宁锦州人，2000年于清华大学信息与通信工程学科获博士学位，2001年-2002年在清华大学电子科学与技术博士后流动站做博士后。现任海军航空大学教授、博士生导师。研究方向为目标的检测、定位、跟踪与识别，在雷达目标检测恒虚警处理、多传感器分布式检测、侦察图像中目标检测跟踪与识别、海杂波中微弱目标检测与跟踪、以及信息融合在上述问题中的应用方面进行了持续深入研究。出版学术专著2部，发表论文一百一十余篇，被SCI、EI、ISTP三大检索收录七十余篇，获国家科技进步二等奖一项，山东省技术发明一等奖一项，军队科技进步一等奖三项、二等奖一项，授权国家发明专利二十五项。
黄勇
1979年7月生，湖南汨罗人，2010年于海军航空工程学院获博士学位，2014年-2017年在中国电子科技集团第三十八研究所博士后站工作。现为海军航空大学副教授、硕士生导师、信息感知与融合岗位“泰山学 者”团队骨干成员、山东省高校优 秀青年创新团队牵头人。研究方向为雷达目标检测与跟踪，在MIMO雷达目标检测技术、雷达目标分形与变换域检测技术、检测前跟踪技术、海杂波特性分析、海杂波抑制技术、雷达目标CFAR检测技术，以及上述技术的应用方面进行了持续深入研究。
丁昊
1988年7月生，河南西平人，2016年于海军航空工程学院获博士学位，2019年-2021年在军事科学院国防科技创新研究院博士后站工作。现为海军航空大学副教授、硕士生导师、信息感知与融合岗位“泰山学 者”团队骨干成员。研究方向为雷达海杂波特性认知、精细化特征提取与目标检测识别技术。
目录
第1章 绪论001
1.1 经典雷达目标检测方法002
1.2 混沌理论在雷达目标检测中的应用013
1.3 自相似（分形）理论在雷达目标检测中的应用018
1.4 非线性回归理论在雷达目标检测中的应用024
1.5 深度学习方法在雷达目标检测中的应用025
参考文献030
第2章 非线性理论046
2.1 自相似（分形）理论046
2.1.1 数学基础046
2.1.2 自相似与自仿射052
2.1.3 标度不变性055
2.1.4 Hausdorff测度与维数056
2.1.5 盒维数059
2.2 非线性回归理论063
2.2.1 ARCH模型及性质064
2.2.2 ARCH模型参数估计065
2.2.3 GARCH模型及性质067
2.2.4 GARCH模型参数估计068
2.3 深度学习方法070
2.3.1 卷积神经网络070
2.3.2 残差神经网络072
2.3.3 长短期记忆网络074
参考文献078
第3章 雷达目标检测理论基础080
3.1 引言080
3.2 固定门限检测081
3.2.1 检测过程081
3.2.2 奈曼 皮尔逊准则085
3.2.3 雷达信号的门限检测088
3.3 CFAR检测093
3.3.1 基本模型094
3.3.2 CA-CFAR检测器097
3.3.3 非参量CFAR检测器099
3.3.4 自适应CFAR检测器110
3.4 特征检测117
参考文献121
第4章 时域海杂波均匀自相似（分形）特性与目标检测124
4.1 海杂波序列自相似特性及影响因素124
4.1.1 分形海面的电磁散射信号特性124
4.1.2 自相似判定与无标度区间143
4.1.3 分形参数估计与分析146
4.1.4 分形参数的影响因素150
4.2 利用单一Hurst指数的目标检测方法160
4.3 基于分形相关系数的目标检测方法165
4.4 基于DFA分段自相似特征的目标检测方法170
4.4.1 检验统计量的选取171
4.4.2 检测方法原理173
4.4.3 检测性能分析174
4.5 海杂波的模糊自相似特性与目标检测178
4.5.1 海杂波的模糊自相似分析178
4.5.2 基于LGF的海杂波中微弱目标检测180
4.6 基于扩展自相似特征的目标检测方法187
4.6.1 扩展自相似特征187
4.6.2 基于Bayes分类的目标检测方法188
4.6.3 实验结果分析190
4.7 基于组合非线性特征的模糊目标检测方法193
4.7.1 分形模型拟合误差与分形维数尺度变化量193
4.7.2 组合分形参量下的模糊检测与性能分析195
4.8 基于高阶非线性特征的目标检测方法198
4.8.1 缝隙的概念与计算方法198
4.8.2 海杂波与目标信号的缝隙特征199
4.8.3 基于累积缝隙值尺度变化率的目标检测方法201
参考文献203
第5章 时域海杂波非均匀自相似（分形）特性与目标检测207
5.1 多重自相似的基本理论208
5.1.1 多重自相似的基本概念208
5.1.2 多重自相似的描述参数208
5.2 无标度区间的自动确定212
5.2.1 相空间重构212
5.2.2 无标度区间自动选取212
5.2.3 实测数据验证与分析215
5.3 海杂波的多重自相似性判定217
5.3.1 海杂波的幅度分布与时间相关特性217
5.3.2 海杂波的随机乘法模型220
5.3.3 多重自相似判定222
5.3.4 基于结构函数的多重自相似分析224
5.4 海杂波的多重自相似特征与分析233
5.4.1 广义分形维数233
5.4.2 多重分形谱238
5.5 基于多重分形谱和BP神经网络的检测方法239
5.6 雷达扫描模式下分形维数及多重自相似特征242
5.6.1 扫描模式海杂波的分形维数243
5.6.2 扫描模式海杂波的局部广义分形维数与局部多重分形谱244
5.6.3 雷达扫描模式下目标的模糊检测方法和性能分析246
5.7 多重自相似关联特性分析与目标检测方法253
5.7.1 多重自相似关联理论基础与参数估计253
5.7.2 多重自相似关联特性分析257
5.7.3 海杂波中微弱目标的多重自相似关联检测方法265
5.7.4 海杂波中微弱目标的多重自相似关联检测性能分析268
5.8 基于自仿射预测的目标检测方法274
5.8.1 分形自仿射理论基础与表示274
5.8.2 分形自仿射信号的预测277
5.8.3 基于分形自仿射的预测结果278
5.8.4 基于预测误差的目标检测方法与性能分析279
参考文献282
第6章 频域海杂波自相似（分形）特性与目标检测286
6.1 分数布朗运动在频域中的自相似性287
6.2 基于频域均匀自相似特征的目标检测方法290
6.2.1 海杂波频谱的单一自相似特性291
6.2.2 海杂波频谱单一自相似参数的影响因素294
6.2.3 目标检测与性能分析298
6.3 基于频域扩展自相似特征的目标检测方法302
6.3.1 海杂波频谱的扩展自相似特性303
6.3.2 海杂波频谱扩展自相似参数的影响因素309
6.3.3 目标检测与性能分析312
6.4 基于频域多重自相似特征的目标检测方法316
6.4.1 多重分形去趋势波动分析方法318
6.4.2 海杂波频谱的多重自相似特性与参数估计319
6.4.3 海杂波频谱广义Hurst指数的影响因素329
6.4.4 目标检测与性能分析333
6.5 基于短时谱自相似特征的目标检测方法336
6.5.1 海杂波短时谱的自相似性证明336
6.5.2 海杂波短时谱的自相似特性分析338
6.5.3 短时谱分形差异特征提取与目标检测344
6.6 基于AR谱自相似特征的目标检测方法348
6.6.1 海杂波AR谱多重自相似特性348
6.6.2 AR谱广义Hurst指数检测方法349
6.6.3 目标检测与性能分析351
参考文献359
第7章 分数阶域海杂波自相似（分形）特性与目标检测361
7.1 分数布朗运动在FRFT域的自相似性362
7.2 FRFT域海杂波的单一自相似特性与目标检测367
7.2.1 实测海杂波数据367
7.2.2 海杂波FRFT谱的单一自相似特性370
7.2.3 目标检测与性能分析374
7.3 FRFT域海杂波的扩展自相似特性与目标检测377
7.3.1 海杂波FRFT谱的扩展自相似特性378
7.3.2 海杂波FRFT谱扩展自相似参数的影响因素382
7.3.3 目标检测与性能分析386
7.4 FRFT域海杂波的多重自相似特性与目标检测389
7.4.1 海杂波FRFT谱的多重自相似特性与参数估计389
7.4.2 海杂波FRFT谱广义Hurst指数的影响因素397
7.4.3 目标检测与性能分析400
参考文献403
第8章 Hilbert-Huang变换域海杂波自相似（分形）特性与目标检测405
8.1 Hilbert-Huang变换简介405
8.2 Hilbert-Huang变换原理408
8.3 海杂波的Hilbert-Huang变换域特性分析412
8.3.1 海杂波IMF数目分析412
8.3.2 海杂波IMF特性分析415
8.3.3 海杂波Hilbert谱和Hilbert边际谱特性分析428
8.3.4 海杂波Hilbert谱脊线特性分析438
8.4 基于IMF AR模型的海杂波 Hilbert-Huang变换域建模439
8.5 基于IMF特性的海杂波中微弱目标检测方法447
8.5.1 固有模态能量熵定义448
8.5.2 目标对海杂波固有模态能量熵的影响449
8.5.3 极化方式对海杂波固有模态能量熵的影响451
8.5.4 检测方法原理452
8.5.5 检测性能分析453
8.6 基于Hilbert谱及其边际谱特性的海杂波中微弱目标检测方法457
8.6.1 Hilbert谱时频熵定义458
8.6.2 海杂波Hilbert谱时频熵分析459
8.6.3 检测方法原理466
8.6.4 检测性能分析467
8.6.5 S波段雷达实测数据验证473
8.7 基于EMD和盒维数的微弱目标检测方法476
8.7.1 海杂波低频成分自相似特性判定476
8.7.2 海杂波低频成分的盒维数分析477
8.7.3 检测方法原理480
8.7.4 检测性能分析481
8.7.5 S波段雷达实测数据验证487
8.8 基于Hilbert谱脊线盒维数的微弱目标检测方法488
8.8.1 海杂波Hilbert谱脊线自相似特性判定489
8.8.2 海杂波Hilbert谱脊线盒维数分析490
8.8.3 检测方法原理492
8.8.4 检测性能分析493
8.8.5 S波段雷达实测数据验证496
8.9 基于固有模态函数频域熵的目标检测方法498
8.9.1 固有模态函数频域熵定义498
8.9.2 检测方法流程499
8.9.3 多种情况对IMF分量频域能量百分比的影响501
8.9.4 固有模态函数频域熵的目标检测算法及检测性能505
8.10 基于海杂波低频成分重构的目标检测方法508
8.10.1 静止目标对海杂波低频IMF分量的影响508
8.10.2 检测方法流程509
8.10.3 海杂波低频IMF分量的自相似特性511
8.10.4 目标检测与性能分析512
8.11 基于分形特性改进的EMD目标检测方法515
8.11.1 EMD在目标检测中存在的问题515
8.11.2 频域单一自相似的理论基础518
8.11.3 检测方法流程519
8.11.4 重构后的单一自相似特性521
8.11.5 目标检测与性能分析525
参考文献527
第9章 基于非线性回归理论的目标检测531
9.1 GARCH海杂波模型下的恒虚警率检测方法531
9.1.1 GARCH模型及参数估计532
9.1.2 GARCH海杂波中的目标检测方法534
9.1.3 参数估计与目标检测方法仿真性能分析537
9.1.4 海杂波模型与检测方法的实测数据验证541
9.2 基于FB-VSLMS算法的目标检测方法548
9.2.1 FB-VSLMS算法与目标检测模型548
9.2.2 实测海杂波验证与分析551
参考文献559
第10章 基于深度学习的海杂波场景分类与目标检测562
10.1 基于CNN的探测场景分类方法562
10.1.1 深度学习网络结构（LeNet）562
10.1.2 杂噪背景分类与目标检测563
10.1.3 准确率的影响因素分析571
10.2 基于ResNet的目标检测方法573
10.2.1 深度学习网络模型选取573
10.2.2 对海探测海杂波背景分类——海况等级划分与浪高反演576
10.2.3 海杂波中的目标检测581
10.2.4 准确率的影响因素分析584
10.3 基于CNN的运动状态分类方法590
10.3.1 海面微动目标信号建模与CNN模型构建590
10.3.2 基于CNN的海上微动目标检测和分类593
10.3.3 仿真结果及分析596
参考文献600
第11章 非线性理论在其他信号处理领域中的应用602
11.1 非线性理论在图像处理中的应用603
11.1.1 分形与小波结合在图像处理中的应用603
11.1.2 分形在图像压缩中的应用608
11.2 非线性理论在语音信号处理中的应用610
11.3 非线性理论在水声信号处理中的应用613
11.4 非线性理论在机械检测与监测中的应用615
参考文献617
附录A621
附录B624
附录C627
附录D631
内容摘要
物质世界中，无论是宇观、宏观还是微观，是由一定层次结构和功能的非线性系统构成的，即自然界和现实生活中几乎所有系统是非线性的。事实上，正是由于非线性的存在和作用，才孕育出大自然的五彩缤纷、万千气象、风云变幻。雷达作为对客观环境的一种观测手段，其电磁散射回波也蕴含了观察对象的非线性变化特性。严格来讲，实际应用中绝大多数复杂问题具有非线性本质或呈现出非线性现象，仅在一定的条件下，其才可被理想化或简化为线性问题。本书立足于非线性理论与方法研究进展，重点阐述非线性相关理论在雷达信号处理领域的发展和新运用，其中包括对海雷达信号处理领域的研究成果进展。本书是一本既有深刻的理论背景，又有较强应用性的非线性理论与雷达信号处理学科相结合的专著。
本书可供从事雷达工程、信息工程、电子对抗等行业的科技人员阅读和参考，还可作为上述专业的研究生参考书，同时也可供从事激光、机器人、遥感、遥测等行业的工程技术人员参考。
主编推荐
本书作者为海军航空大学海上目标探测研究团队成员，自十四五开始专注于海杂波特性分析、抑制与目标检测领域研究。经过系统深入的研究，针对雷达目标检测问题，形成了雷达目标智能CFAR检测技术、利用海杂波非线性特征的目标检测技术、利用海杂波变换域特征的目标检测技术等一系列成果，相对于同领域已有的经 典技术，可有效提升雷达微弱目标探测性能；还获取了大量多种条件下雷达实测数据，开展了海杂波精细化特性分析与建模研究，取得了大量理论研究及实际应用成果。
本书立足于非线性理论与方法研究进展，重点阐述非线性相关理论在雷达信号处理领域的发展和新运用。其中包括作者在对海雷达信号处理领域的研究成果进展，既有深刻的理论背景，又有较强应用性的非线性理论与雷达信号处理学科相结合。本书是作者研究团队在非线性处理领域成果的总结与深化，具有较强的前沿性和实用性。
面向对海雷达信号处理领域教学和科研需求，是具有较强的应用性的非线性理论与雷达信号处理学科相结合的专著，将受到广大读者的青睐和行业的欢迎，给予相关领域的科研人员以指导和参考，促进相关交流，为海洋强国战略贡献力量。
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