[發明專利]局部均勻雜波協方差矩陣自適應估計方法

在審

• 申請號: 201510295098.2
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN104849705A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 簡濤;何友;董云龍;關鍵;宋杰;李輝;苗旭炳
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明隸屬于雷達信號處理領域，具體涉及一種局部均勻雜波協方差矩陣自適應估計方法。

背景技術

估計未知干擾雜波的統計特性是雷達目標自動檢測中需要解決的重要問題。對于經典的一維回波信號來說，需保證檢測器對背景雜波功率水平的自適應性，即只需要對雜波功率水平進行估計。而當雷達采用多個相干脈沖或多陣元的多維信號形式時，目標自適應檢測不僅需要考慮雜波功率水平，還需要考慮多維信號不同元素之間的相關性，即要準確估計雜波協方差矩陣。實際應用中常常利用與被檢測單元鄰近的純雜波參考數據，對未知雜波協方差矩陣進行估計。對低分辨率雷達場景，雜波分布滿足中心極限定理，不同距離單元雜波統計特性可用均勻高斯分布進行建模。但隨著雜波環境的復雜化、雷達分辨率的提高或在低掠地角條件下，背景雜波呈現出較強的非均勻、非高斯特性，一般可采用復合高斯分布進行描述和建模。根據中心極限定理的局部有效性，復合高斯分布可表示為時空慢變的非負紋理分量與時空快變的復高斯散斑分量之乘積。其中，紋理分量體現受照塊的反射率，用于描述不同距離單元雜波功率水平的起伏；而散斑分量用于描述雜波多維回波信號內部的相關性，其協方差矩陣估計問題是目標自適應檢測的關鍵環節。

現有研究表明，均勻高斯雜波協方差矩陣的最大似然估計可表示為采樣協方差矩陣形式，而非均勻復合高斯協方差矩陣的最大似然估計沒有閉型表達式，且涉及到超越方程的求解，是雷達信號處理領域的難點問題之一。目前大部分復合高斯模型重點強調不同距離單元間雜波功率水平的起伏特性，假定不同距離單元紋理分量是獨立的隨機量，未充分考慮雜波的局部均勻特性。均勻分組雜波模型以相鄰距離單元間雜波功率水平完全相關或獨立為前提，對距離單元進行等間隔分組，并假設組內雜波具有相同的功率水平，在一定程度上提高了雜波數據利用率。值得注意的是，均勻分組雜波模型以雜波功率水平等間隔均勻為基礎，但在實際環境中雜波均勻性往往以不確定形式出現，等間隔條件難以滿足。另外，現有基于均勻分組的雜波協方差矩陣估計方法均假定分組大小已知，而當分組大小未知時，協方差矩陣估計精度下降，且相應自適應檢測器的恒虛警率特性不復存在。

針對實際環境中雜波均勻性的變化特點和分組大小未知的情況，如何準確判斷雜波均勻程度并精確估計分組大小，充分融合雜波局部均勻性信息，設計合適的雜波協方差矩陣估計方法，進一步提高雜波數據利用率，是改善復雜非均勻環境下目標自適應檢測性能的關鍵，也是目前急需解決的難題。

發明內容

1.要解決的技術問題

在復雜非均勻雜波環境下，等間隔均勻條件難以滿足、雜波分組大小信息未知等因素，導致現有雜波協方差矩陣估計方法估計精度下降，相應自適應檢測器的恒虛警率特性遭到破壞；為了克服這一問題，本發明設計雜波非均勻分組模型對局部均勻雜波進行建模，通過數據一致性指標判斷雜波均勻程度并估計雜波組大小，提出局部均勻雜波協方差矩陣自適應估計方法，提高雜波數據利用率，充分融合雜波局部均勻性信息，提升估計方法的環境自適應性。

2.技術方案

本發明所述局部均勻雜波協方差矩陣自適應估計方法包括以下技術措施：

步驟1獲取參考數據，粗略估計不同參考距離單元雜波功率水平

以待檢測距離單元為中心，在其前后分別連續取一定數量距離單元雜波回波觀測數據，構成R個N×1維的參考數據向量(x_m,m＝1,2,…,R)，其中，N表示雷達接收陣元數與相干脈沖數的乘積；

粗略估計所有R個參考距離單元的雜波功率水平(m＝1,2,…,R)，即

τ^m=xmHxm/N---(1)]]>

步驟2依據參考距離單元雜波功率水平估計值，采用數據一致性指標，進行參考數據均勻性判決，并估計雜波組大小和位置