[發(fā)明專利]FRFT域海雜波中目標(biāo)的多重分形檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210519740.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN102967854A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)鍵;劉寧波;王國(guó)慶;包中華;宋杰;黃勇;何友
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
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• 代理人: 暫無(wú)信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域中的利用海雜波分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域多重分形特征進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的方法，即FRFT域海雜波中目標(biāo)的多重分形檢測(cè)方法，適用于各種對(duì)海成像偵察和警戒的相參雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)。

二、背景技術(shù)

20世紀(jì)80年代以來(lái)，分形理論在雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域取得了長(zhǎng)足發(fā)展，其從研究對(duì)象結(jié)構(gòu)的角度研究其不規(guī)則性，因此，分形模型可對(duì)海雜波進(jìn)行機(jī)理性解釋，并可以較好地刻畫海雜波內(nèi)部所包含的非線性動(dòng)態(tài)特性。2002年，Gao等人將海雜波依出現(xiàn)概率劃分成一系列概率子集并研究各子集內(nèi)海雜波的自相似性，建立了測(cè)度依概率隨機(jī)串級(jí)乘性分配的海雜波多重分形模型，并采用X波段雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在0.01秒到幾秒的范圍內(nèi)多重分形模型與海雜波具有較好的吻合性，同時(shí)發(fā)現(xiàn)多重分形模型的結(jié)構(gòu)函數(shù)對(duì)海雜波與目標(biāo)具有良好的區(qū)分能力，可用于海雜波中的目標(biāo)檢測(cè)。此外，還有研究人員針對(duì)極化對(duì)海雜波多重分形譜的影響、多重分形測(cè)度的空間關(guān)聯(lián)性等問題做了相應(yīng)的研究工作，給出了相應(yīng)的結(jié)論或提出了目標(biāo)檢測(cè)方法，將多重分形理論在時(shí)域海雜波中的應(yīng)用不斷推進(jìn)。

利用時(shí)域多重分形特征的海雜波中目標(biāo)檢測(cè)方法可以在一定程度上擺脫信雜比的束縛，但是在信雜比很低時(shí)其性能依然較差，難以區(qū)分海雜波與目標(biāo)，這也從側(cè)面反映了在雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)中，特別是在雷達(dá)微弱目標(biāo)檢測(cè)中，信雜比發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。相參積累作為一種有效的提升信雜比的手段，在實(shí)際雷達(dá)系統(tǒng)中是一種非常常見的雷達(dá)信號(hào)處理手段，然而，在目前已有的海雜波多重分形特性研究中，研究對(duì)象均為雷達(dá)時(shí)域直接回波，并不涉及相參積累。作為經(jīng)典傅里葉變換的一種推廣和一種相參積累的有效手段，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的英文簡(jiǎn)寫為FRFT)可以對(duì)海面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度和加速度信息同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，從而對(duì)非勻速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的回波也可以產(chǎn)生很好的能量聚集性，類似于單頻信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換后在頻域可以得到一個(gè)完美尖峰，有效提升信雜比。分?jǐn)?shù)階傅里葉變換和多重分形理論在雷達(dá)信號(hào)微弱目標(biāo)檢測(cè)中均具有各自的優(yōu)點(diǎn)，但一直以來(lái)二者均分別單獨(dú)地在雷達(dá)信號(hào)微處理中得以應(yīng)用，二者的優(yōu)點(diǎn)沒有很好地結(jié)合起來(lái)。

三、發(fā)明內(nèi)容

1.要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于提供一種可以在強(qiáng)海雜波背景下檢測(cè)微弱目標(biāo)的基于海雜波分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域多重分形特征的檢測(cè)方法。該檢測(cè)方法將多重分形特征與分?jǐn)?shù)階傅里葉變換相結(jié)合，首先解決在一個(gè)確定變換階數(shù)下海雜波分?jǐn)?shù)階傅里葉變換譜的多重自相似特性判定問題，然后在此基礎(chǔ)上確定分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的統(tǒng)一變換階數(shù)和所采用的時(shí)間序列長(zhǎng)度，以避免重復(fù)搜索最佳變換階數(shù)，降低運(yùn)算量，最后根據(jù)設(shè)定的參數(shù)計(jì)算海雜波的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域廣義Hurst指數(shù)，并對(duì)該Hurst指數(shù)求積分形成檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，以用于與給定虛警概率條件下的檢測(cè)門限進(jìn)行比較，判決海雜波中是否存在目標(biāo)信號(hào)。該檢測(cè)方法能充分結(jié)合運(yùn)用分?jǐn)?shù)階傅里葉變換可以有效提升信雜比和多重分形特征在較低信雜比下仍可較好地區(qū)分海雜波與目標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)，因而本發(fā)明專利可以有效提升雷達(dá)對(duì)海雜波中微弱目標(biāo)的檢測(cè)性能。

2.技術(shù)方案

本發(fā)明所述的FRFT域海雜波中目標(biāo)的多重分形檢測(cè)方法，包括以下技術(shù)措施：首先基于雷達(dá)海雜波實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在一個(gè)確定變化階數(shù)下判定得到的海雜波分?jǐn)?shù)階傅里葉變換譜具有多重自相似特性，在此基礎(chǔ)上設(shè)定分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的統(tǒng)一變換階數(shù)和所采用的時(shí)間序列長(zhǎng)度，以計(jì)算海雜波的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換譜，然后，計(jì)算分?jǐn)?shù)階傅里葉變換域廣義Hurst指數(shù)，并對(duì)其求積分形成檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，最后，將檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量與給定虛警概率條件下的檢測(cè)門限進(jìn)行比較，若低于檢測(cè)門限，則判決為存在目標(biāo)信號(hào)，否則判決為無(wú)目標(biāo)信號(hào)。

3.有益效果

本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

(1)該檢測(cè)方法降低了雷達(dá)海雜波中目標(biāo)檢測(cè)對(duì)信雜比的需求；

(2)該檢測(cè)方法采用統(tǒng)一的分?jǐn)?shù)階傅里葉變換階數(shù)，降低了計(jì)算量，提高了實(shí)時(shí)性；

(3)該檢測(cè)方法檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量的形成方式提高了海雜波與目標(biāo)的區(qū)分能力；

(4)該檢測(cè)方法具有在強(qiáng)海雜波背景中檢測(cè)微弱目標(biāo)的能力。

四、附圖說(shuō)明

說(shuō)明書附圖是本發(fā)明的實(shí)施原理流程圖。

五、具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。參照說(shuō)明書附圖，本發(fā)明的具體實(shí)施方式分以下幾個(gè)步驟：