学术报告|基于稀疏变换的雷达动目标检测技术

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受复杂背景环境（陆地、城市、海洋等）以及目标复杂运动特性的影响，目标雷达回波极其微弱、特性复杂，具有低可观测性，使得雷达对低可观测目标的探测性能难以满足实际需求。具体体现在：1）目标特性复杂，雷达低可观测目标主要包括“低（低掠射角照射，杂波强）、慢（慢速目标，易受杂波遮蔽）、小（小尺寸目标，回波微弱）、快（高速高机动目标，能量发散积累效果差）、隐（隐身目标，回波微弱）”等；2）雷达探测环境复杂，背景杂波认知难度大（地杂波、海杂波、气象杂波等），杂波对目标检测产生不利影响，强杂波极易湮没目标回波信号，并形成大量类似于目标的尖峰信号，如海尖峰，严重影响雷达对低可观测目标的探测性能；3）雷达观测范围广，回波数据量大，新体制雷达采用数字化阵列等技术，在提高信号采样质量的同时进一步增加了数据量，对算法的实时处理提出了极高的要求。这些都是在提升雷达低可观测目标探测能力的过程中必须解决的重点和难点问题，因此，迫切需要研究新的低可观测目标新型检测理论和方法，以适应复杂环境和目标带来的挑战。

为有效抑制杂波、提高低可观测目标的信噪（杂）比（SNR/SCR），现代雷达普遍采用了大系统带宽的高分辨雷达体制，以提高对目标精细化描述的能力，但在目标探测方面还存在较多问题，如对慢速微弱目标探测与鉴别能力相对较弱；针对隐形目标的探测能力尚显不足；面临对地和对海观测时，杂波幅度强、抑制效果差；大带宽和高数据量带来的运算量的显著提高；传统方法多利用回波信号的幅度和多多普勒信息，对目标的精细化描述能力差等。亟待发展和研究高时频分辨率、大数据量高效、自适应以及适用于多分量信号分析的方法和手段，提高强杂波以及目标复杂运动特性条件下的雷达动目标探测性能。

为解决上述难点，海军航空大学海上目标探测科研团队充分利用不同条件下杂波和目标的信号稀疏特性，提出了稀疏变换低可观测目标检测理论模型及方法。重点开展杂波及目标回波稀疏特性分析、基于稀疏域高分辨表示的杂波抑制、稀疏变换低可观测目标特征提取、复杂背景下稀疏域低可观测目标检测以及算法验证和性能评估等研究，突破杂波稀疏域的判定及影响因素分析、雷达回波自适应稀疏表示及多分量混合信号稀疏域分析、快速稳健的稀疏时频分布构建及计算、稀疏域生成数据形成CFAR检测统计量的方法等多项关键技术。所提理论及方法已在海上目标检测、海杂波抑制、无人机检测等应用场景得到了验证，为建立新型低可观测目标探测理论和技术框架提供支撑。

下面的报告是陈小龙副教授在2018年“雷达学报第四届青年科学家论坛”、2018年和2020年“复杂信息表征分析与应用国际学术研讨会（CMCAA）”的报告基础上综合而成，详细阐述了相关研究成果及应用。

专家简介

陈小龙，海军航空大学副教授，长期从事雷达微弱目标检测、精细化特征提取、海上目标探测研究，承担和参与国家自然科学基金重点项目、面上项目、民航联合基金、山东省重点研发计划重大科技创新工程等项目20余项。发表论文90余篇，申请专利39项，授权20项。获2020国家科学技术学术著作出版基金资助专著1部《雷达目标检测分数域理论及应用》（第一作者），获中国产学研合作促进会奖、中国专利优秀奖、科技进步一等奖1项、二等奖1项、URSI、ACES青年科学家奖、中国电子学会和全军优博。IET RSN、IEEE JSTARS Popular论文各1篇，领跑F5000论文1篇，国际会议和全国雷达年会优秀论文7篇、《雷达学报》高被引论文2篇，《现代雷达》优秀论文1篇。入选中国科协青托、中国电子学会优秀科技工作者。中国电子学会高级会员，担任中国电子学会青工委委员、信号处理分会委员、青年科学家俱乐部雷达与信号处理系统专委会秘书，《雷达学报》、《太赫兹科学与电子信息学报》编委，在《雷达学报》、《科技导报》、《信号处理》作为主编组织专刊3期，多次在学术会议做特邀报告。

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