探析基于分形理论的雷达岸线回波生成算法的研究

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1、分类号UDC密级——单位代码!Q!』!基于分形理论的雷达岸线回波生成算法的研究张璋指导教师刘丹职称学位授予单位教授大连海事大学申请学位级别硕士学科与专业交通信息工程及控制论文完成日期2007年2月论文答辩日期2007年3月答辩委员会主席巫鱼鸳中文摘要摘要航海雷达／ARPA模拟器可供使用者在实验室条件下，模拟船舶在海上的实际环境，进行操作使用雷达__／ARPA设备的训练，以掌握正确运用雷达／ARPA设备进行航行定位、导航和避碰的技术。雷达模拟器在海员培训和适任评估中起着重要的作用。随着航海事业的发展，用户对雷达模拟器的要求越来越高，《sT

2、cw78／95公约》也对雷达／ARPA模拟器提出了明确的要求。分形(Fractal)理论是目前非线性数学领域中非常活跃的一个分支，它的研究对象是自然界和非线性系统中不光滑和不规则的几何形体。图像的纹理分析j自然景物的模拟、时序分析等研究领域都有大量应用分形理论进行研究和分析的相关文献。．从八十年代开始，分形理论逐渐被引入到雷达信号处理中，它在其中的应用一方面来源于分形学方法的普遍性，另一方面是因为雷达系统中的许多环节包含着分形的产生过程和现象，如地表、海面、森林、山河等。本文将分形理论应用于雷达信号模拟中，针对航海雷达回波图像中具有分维

3、特征的岸线进行了深入分析和研究，并对其进行了模拟，取得了一定的研究成果。本文的主要工作如下：1．对分形理论的数学基础，特别是对分数布朗运动较进行了较系统的分析和深入的研究。2．对Koch曲线算法进行了改进，以其为基础对雷达模拟器岸线回波进行细化模拟。●3．提出了改进的随机中点偏移法实现FBM曲线的方法，并用此方法对雷达模拟器岸线回波进行细化模拟。4．对两种分形算法进行了分析比较。分析了两种分形算法中存在的共性问题以及该问题在实际应用中对雷达模拟器岸线回波的影响，并提出了改进算法解决了该问题。关键词：雷达模拟器；分形；Koch曲线；FBM

4、；岸线回波英文摘要SimulationofCoastlineEchoinNavigatingRadar／ARPABasedonFractalTheoryAbstractMarineRadar／ARPAsimulatorprovidesausefulmethodfortraineestomaneuverRadar／ARPAequipmentbasedonvirtualrealitytheory．Radar／ARPAsimulatortakestheimportantroleinpersonaltraining,assessmentofco

5、mpetence，etc．Radarsimulatorhasbeenrequiredhigherperformancealongwithrapiddevelopmentofmarineindustry．TheexplicitstandardsareclearlydefinedbySTCW78／95Convention．Fractaltheoryisanactivebranchofnon-linearMathematics；itmainlyresearch鹋theirregularobjeasinthenatureandnon—linea

6、rsystems．LotsofliteratureshaveforwardedouttheapplicationsofFractaltheoryinthefieldsofimagetextureanalysis，naturalScenesimulationandtiminganalysisetc．From1980s，ffactaltheoryWasappliedinthefieldofradarsignalprocess，forffaaaltheoryhasuniversalappliedproperty,andtherearemany

7、dramaticprocedureandphenomenaoffractalsintheradarsystem，suchasterrain,sea,forest，mountainandfiverandSOfonh．Thispaperappliesffaaaltheorytothesimulationofradarsignals。andanalyzesthe丘actalpropertyofmarineradarimage．Throughrelevantexperiments．theauthorhasobtainedexperimentda

8、taandresults，including：1．AnalyzestheFBM，and'providesthemathematicalknowledgeonfractal．2．OptimizestheKoc