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基于小波leaders的海杂波时变奇异谱分布分析
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN957.51[电子电信—信号与信息处理;电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:[1]上海理工大学光电信息与计算机工程学院/光电信息研究院,上海200093, [2]南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:61171168,61301216,60702016)资助的课题.
中文摘要:

海杂波的奇异谱分析不仅能从理论上揭示海洋表面的动力学机理,同时也是对海探测雷达的关键技术之一.本文提出基于小波leaders的海杂波时变奇异谱分析方法,将时间信息引入海杂波的奇异谱分析之中,从而实现动态的解析描述海杂波随时间变化的奇异谱特性.在理论上,通过信号自身加窗,将时间信息引入传统的奇异谱(或称多重分形谱),实现了对海杂波时变奇异谱分布分析;在算法上,充分利用了小波leaders技术对于多种奇异性的提取能力(包括chirp奇异性和cusp奇异性),通过对时变奇异性指数和时变尺度函数的Legendre变换,实现对海杂波时变奇异谱分布的计算;在应用部分,采用经典的多重分形模型——随机小波序列(RWC)以及三级海态条件下连续波多普勒体制雷达海杂波进行仿真分析,实验结果表明:1)基于小波leaders的奇异谱分布能跟踪海杂波的时变尺度特性,有效展示其时变奇异性谱分布;2)算法具有较好的负矩特性和统计收敛性.该方法能为复杂非线性系统及随机多重分形信号分析提供参考.

英文摘要:

Singularity spectrum analysis of sea clutter is the key technology of detecting radar for sea target, which can discover the dynamic mechanism of the sea surface theoretically. In this paper, based on wavelet leaders the time- varying singularity spectrum distribution of sea clutters is proposed, which introduces time information to the traditional singularity spectrum, and displays the time-wrying characteristic of singularity spectrum analytically. In theory, by way of self-windowed fractal signal, we introduce the time information to the traditional singularity spectrum, and realize multifractal spectrum distribution of sea clutters. In algorithm, based on the wavelet leaders, we adapt the process of embodying chirp-type and cusp-type singularities, and obtain the time-varying singularity spectrum distribution of sea clutters by the Legendre transform of the time-varying scaling function. In practice, we analyze the classical multifractal model--random wavelet series and the real Sea clutter data of continuous wave Doppler radar in level III sea state. Experiments indicate that (1) the time-varying singularity spectrum distribution based on wavelet leaders can trace the time-varying scale characteristic and display the time-varying singularity spectrum distribution of sea clutters; (2) the algorithm possesses good statistical convergence, low computational cost, and passive moment property. The time- varying singularity spectrum distribution based on wavelet leaders may serve as a reference sample for nonlinear dynamics and multifractal signal processing.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876