基于半方差函数的海杂波长相关特征分析

孙 康 金 钢 朱晓华

①(南京理工大学电子工程与光电技术学院 南京 210094)

②(中国空气动力研究与发展中心 绵阳 621000)

③(电子科技大学自动化工程学院 成都 611731)

1 引言

自20世纪70年代以来，分形理论逐渐被应用到雷达海上目标探测，成为对海杂波特性有效描述的一种新手段，而寻找海杂波和目标信号的显著分形特征差异用以实现目标识别一直都是该领域关注的一个焦点[1-2]。有研究表明，长相关性与尺度和分形有着密切的关系，分形自仿射过程通常会具有长相关特性，而长相关时间序列也会表现出自仿射性质[3-6]。迄今为止，已有许多方法用于对长相关的判断估计，典型的如重标极差(R/S)法、周期图法、去趋势波动分析(DFA)方法和小波方法等[7-9]。半方差函数是地质统计学用来分析数据空间关系的一个主要数学工具，Gallant和Mark等在地形学的分形研究中用其估计分形分维值[10,11]。同时，半方差函数也可用来测量自仿射时间序列的长相关性质，并且这种方法对于平稳时间序列和非平稳时间序列均有效[12]。

考虑到海杂波由于具有一定的分形特性，因此可能会表现出某些长相关特征，本文将半方差函数这一数学工具引入到对海杂波分形特征的研究分析，以寻求可能区分目标和海杂波的有效途径。通过对海杂波的半方差函数值在空间维上做归一化处理，可观察到归一化后的目标半方差函数曲线与海杂波半方差函数曲线无论在暂态区间还是稳态区间都存在着明显的差别，由此，可以分别用半方差曲线拟合斜率和半方差曲线样本均值作为区分目标和海杂波的分形特征值，用以进行海上小弱目标检测。……