[讨论]混沌在雷达海上目标检测中的应用

由于海杂波是混沌，而目标＋海杂波的雷达回波是非混沌的，因此可以利用海杂波的混沌特性来检测雷达回波中是否有目标，通常检测目标的方法有两大类：1、计算回波的混沌特性（各种维数、吸引子、周期轨道……)2、建立神经网络重构混沌系统，利用海杂波训练神经网络的参数，由于海杂波短期是可预测的，因此利用神经网络对混沌进行预测，网络输出是预测的混沌海杂波，然后将输出与观测进行比较，当有目标时观测数据与网络输出相比将具有很大的误差，以此为依据设立门限可以检测目标。目前国内外比较新的文章工作都是基于第二点进行海目标检测的，个人认为这主要是因为计算混沌特性（如Lyapunov指数）需要大量的数据，虽然已经有关于小量数据如何计算的文章，但是建立神经网络进行预测似乎在实际中更方便些、实时性更好。疑问：对于海杂波的混沌特性，采用那种混沌系统模型描述更合适那，尤其是仿真产生混沌海杂波的时候通常大家都用什么混沌系统产生数据？有没有人见过相关文献？

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看到咱们雷达板块的帖子提问水平越来越高，心里很高兴，再次奖励一分，以资鼓励！

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呵呵，理论永远都凌驾于技术之上？不知道楼主如何实现你的理论呢？要知道混沌算法何其复杂，还需要A/D告诉采样后进行，请问楼主你打算怎样满足雷达信号的实时性的要求呢？谢谢

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[parse]tuboy wrote:[/parse]呵呵，理论永远都凌驾于技术之上？不知道楼主如何实现你的理论呢？要知道混沌算法何其复杂，还需要A/D告诉采样后进行，请问楼主你打算怎样满足雷达信号的实时性的要求呢？谢谢不是凌驾而应该说理论总是超前于技术的，如果不是如此，那估计就没得发展了，哈哈。的确，目前来看将混沌技术完全应用于雷达检测中有很多困难，难以解决实际应用，但是从发展的眼光来看不能保证以后就不能应用于雷达检测，任何一种理论总是从一个假设的理想背景开始研究，然后逐步深入实际解决实际问题得，随着理论的深化和处理能力的提高，我们今天所谈论，所研究的东西其中有些必将会应用于以后的实际中去。目前，混沌技术已经有一些实际应用的例子，比如混沌抑止、混沌控制就有实际应用情况，通过设计特殊的电路系统来实现混沌的控制应用，利用系统自身的规律来实现目标。其实，并不是每一个应用都需要象我们进行计算机仿真时的那样一个环境。此外，软硬件的发展也为技术实现提供了保证，现在运行上亿次的专用芯片都投入应用。目前技术不能应用于实际，并不是一定说该理论存在问题，而正是说明我们对问题的研究不够透彻，总有一天理论研究的价值会在实际中凸现出来。：）

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[parse]wcobra wrote:[/parse]不是凌驾而应该说理论总是超前于技术的，如果不是如此，那估计就没得发展了，哈哈。的确，目前来看将混沌技术完全应用于雷达检测中有很多困难，难以解决实际应用，但是从发展的眼光来看不能保证以后就不能应用于雷达检测，任何一种理论总是从一个假设的理想背景开始研究，然后逐步深入实际解决实际问题得，随着理论的深化和处理能力的提高，我们今天所谈论，所研究的东西其中有些必将会应用于以后的实际中去。目前，混沌技术已经有一些实际应用的例子，比如混沌抑止、混沌控制就有实际应用情况，通过设计特殊的电路系统来实现混沌的控制应用，利用系统自身的规律来实现目标。其实，并不是每一个应用都需要象我们进行计算机仿真时的那样一个环境。此外，软硬件的发展也为技术实现提供了保证，现在运行上亿次的专用芯片都投入应用。目前技术不能应用于实际，并不是一定说该理论存在问题，而正是说明我们对问题的研究不够透彻，总有一天理论研究的价值会在实际中凸现出来。：）是的，我完全赞同你的话。不过我更希望楼主能够跟我在理论上进一步的探讨，进而探讨硬件实现的可行性，我这人是不是太实际了？：）我认为楼主关于“海杂波是混沌，而目标＋海杂波的雷达回波是非混沌的”之表述并非十分准确。海杂波包含了海浪反射雷达波，这些回波中的一部分保留原信号的调制信息，那么此时海杂波就不具有混沌特性了。反而是相干信号，这种回波信号对雷达的探测更有危害。你的看法如何？

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将海杂波看作混沌信号的确是一种近似，就像将地（海）杂波近似为某种统计分布一样，近似程度的好坏与雷达体制、海情、波束入射角等因素有关。混沌应用于海杂波中的目标检测时，由于实际雷达信号处理时数据点数有限，加窗效应的影响很严重，难以得到“海杂波是混沌，而目标＋海杂波的雷达回波是非混沌的”的结论（当然还有其它原因）。混沌在雷达领域的应用像神经网罗、遗传算法、小波变换、高阶谱分析等现代信号处理理论一样，还有很长的路要走。但我也同意wcobra的说法，理论总是先于技术而发展，并推动技术进步。

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[parse]wfsun wrote:[/parse]将海杂波看作混沌信号的确是一种近似，就像将地（海）杂波近似为某种统计分布一样，近似程度的好坏与雷达体制、海情、波束入射角等因素有关。混沌应用于海杂波中的目标检测时，由于实际雷达信号处理时数据点数有限，加窗效应的影响很严重，难以得到“海杂波是混沌，而目标＋海杂波的雷达回波是非混沌的”的结论（当然还有其它原因）。混沌在雷达领域的应用像神经网罗、遗传算法、小波变换、高阶谱分析等现代信号处理理论一样，还有很长的路要走。但我也同意wcobra的说法，理论总是先于技术而发展，并推动技术进步。我想补充一下，海杂波不是无源而生，其源头恰恰是雷达自己，也就是说，98％的海杂波是雷达自己的信号经过海浪发射后接收到的，而这些咱波却恰恰是相干的，是确定的，而非混沌的……

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欢迎大家讨论这个问题，的确原话的表述不是一种严格意义的理论表述。我同意wfsun所说的“将海杂波看作混沌信号的确是一种近似，就像将地（海）杂波近似为某种统计分布一样，近似程度的好坏与雷达体制、海情、波束入射角等因素有关。”事实上很多理论都是如此，只是一种真实的近似。对于海杂波到底是不是混沌的，我觉得有两个办法可以检验：第一种方法就是建立严格的理论推导，最终推导出一种完美的理论表示，证明它符合混沌特性（但是由于涉及的因素太多，估计完全考虑各种情况的理论推导难以进行。）第二种方法就是进行实际的实测试验，采集大量的海杂波数据进行分析。目前，理论上的分析成果好像不多，大多数国外的文章都是根据实际的海杂波数据分析得出海杂波是混沌的，就好像以前分析海杂波统计特性的一样通过试验得出海杂波服从W、R、K分布等等，当然严格的说这些都是一种近似。但是确实实际数据存在这样一种特性。Tuboy的说法也不是无风之浪，但是我觉得是不是可以这样理解：雷达信号分别经过了海面模型和目标模型的调制，由于海浪运动的复杂性，使得经过海面模型调制的海杂波信号也变的复杂，近似一种混沌，而目标模型调制的回波相对确定。个人认为：至于海面反射的径向信号，这主要与雷达的照射角度有关和海面起伏有关，通常的岸基雷达或者低掠射角照射情况下，海浪起伏不大的情况下反射更多是前向的，而后向散射的成分则较弱，因此进入雷达接收机的较弱，能否看成一种噪声或者不考虑？混沌有一种特性，就是较弱的噪声不改变整个信号的混沌特性。混沌也是刚学习不久，可能部分表述不是很准确，欢迎指正

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To tuboy :杂波哪来“有源”、“无源”之说？只有干扰才有这种说法，杂波是一种干扰，但干扰的含义要比杂波广。通俗地说，杂波就是电磁波传播过程中一切不需要探测的目标的回波。当空间中存在多个待探测的目标时，对其中一个目标回波进行处理时，其它目标的回波也是杂波。“98%”是什么概念？还有2%的杂波又是如何来的？杂波当然只有碰到雷达发射的电磁波并有部分能量被雷达接收才叫杂波，如果说比例，应该是100%才对！To wcobra:理论推导杂波是否具有混沌特性是不可能的，因为任何理论推导都是从理论模型出发的，任何实际系统都不可能严格满足某种理论模型。比如将热噪声近似为高斯白噪声，实际上任何电子系统不仅包含高斯白噪声，而且包含1/f 噪声等其它噪声，只不过高斯白噪声所占的比例非常高。但是，据我所知， .. T7/DH  
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