On statistical theory of radar measurements

Statistical treatment of radar measurements is important as most radar measurements are corrupted by random receiver noise. In addition to this, many radar targets themselves have to be modeled as random processes. It is therefore not a coincidence that this thesis uses the framework of statistical inverse problems for modeling radar measurements. The introductory part of this thesis first goes through some important mathematical and numerical methods that can be used to model radar measurements and to apply these models in practice. We then describe several different types of radar measurements, with emphasis on high power large aperture radars. After this, we go through several useful radar measurement models. Finally, with the help of these models, we discuss optimal experiment design  – which typically amounts to radar transmission waveform optimization. The publications included in this thesis contain practical applications of the topics described in the introduction, including amplitude domain estimation of incoherent scatter signals, radar transmission code optimization, inverse synthetic aperture radar, and measurements of space debris.; Suurin osa tutkamittauksista on hyvin kohinaisia, siksi tilastolliset menetelmat ovat tarkeassa osassa niiden analyysissa. Lisaksi monet tutkakohteet ovat luonteeltaan satunnaisia prosesseja. Tassa vaitoskirjassa sovelletaan tilastollisen inversioteorian menetelmia erilaisten tutkamittausten mallintamiseen. Vaitoskirjan johdanto kasittelee ensin eraita tarkeita matemaattisia ja numeerisia menetelmia. Naita sovelletaan tyypillisesti tutkamittausten tilastollisessa mallintamisessa ja kaytannon sovellutuksissa. Taman jalkeen esittelemme muutamia erilaisia tutkamittaustyyppeja ja mittausmalleja keskittyen erityisesti suurtehotutkiin. Kayttaen hyodyksi naita malleja, kaymme lopuksi lapi tutkamittausten tilastollisen kokeiden suunnittelun periaatteita. Tama tyypillisesti tarkoittaa optimaalista tutkan lahetteiden suunnittelua. Taman vaitoskirjan sisaltamat julkaisut pitavat sisallaan kaytannon sovellutuksia vaitoskirjan johdannossa esitellyista aiheista. Julkaisut keskittyvat seuraaviin suurtehotutkamittauksia koskeviin aiheisiin: epakoherentin sironnan amplitudin estimointi koodatuilla pulsseilla, epakoherentin sironnan tutkamittausten lahetteiden aaltomuotojen optimointi, Kuun kartoitus suuren laskennallisen lapimitan tutkalla seka Cosmos- ja Iridium-satelliittien tormayksen aiheuttaman avaruusromupilven mittaukset.