[發明專利]一種基于AR譜分形的海面微弱雷達目標檢測方法

在審

• 申請號: 201510640928.0
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN105259546A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 羅豐;范一飛;胡沖;陳帥霖;李詠
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于雷達目標檢測技術領域，特別涉及一種基于AR譜分形的海面微弱雷達目標檢測方法，即一種基于自回歸(AR)譜分形的海面微弱雷達目標檢測方法適用于岸基警戒雷達或對海搜索雷達通過分析海雜波AR譜的分形特性，實現低信雜比情況下的較好檢測性能。

背景技術

海雜波是雷達發射的脈沖照射海面時得到的后向散射回波，對該海雜波進行特性分析和建模仿真有助于設計有效的雷達檢測方案和評價雷達的檢測性能；并且在海雜波背景下，對檢測雷達目標的主要干擾來自于海雜波的能量，當雷達目標的信雜比(SCR)，即雷達目標的功率相對于海雜波的功率很低時，檢測到的雷達目標為微弱雷達目標。傳統方法主要集中于研究海雜波的統計特性，并建立該海雜波的統計分布模型。然而，該海雜波的統計分布模型將海雜波視為某一隨機過程的樣本函數，使得得到的該海雜波的統計分布模型很大程度上并非因為海雜波的物理本質，而是出于看似隨機的波形。實際上，在高分辨率雷達和低掠射角情況下測量海雜波，能夠獲知非高斯、非平穩和非線性三種特性，經典雷達目標檢測所假設的獨立、線性和平穩特性均不符合真實情況，使得基于這些假設而采用的經典雷達目標最佳檢測策略不可避免地導致該經典雷達目標的檢測性能下降。其次，分形理論作為非線性動力學的重要分支，它的發展不僅為數學和物理提供了全新的觀察視角和觀察深度，也為海雜波的統計分布模型的建立、分析和目標檢測方法提供了新的動力和方向。

分形理論在雷達信號處理領域有著重要的應用，Lo等人在“Fractalcharacterisationofsea-scatteredsignalsanddetectionofsea-surfacetargets,IEEProc.-F,Vol.140,No.4,1993”中提出了基于海雜波時域單一分形維數的目標檢測方法，但該方法在信雜低的情況下檢測性能比較差。

Guan等人在“Fractalcharacteristicinfrequencydomainfortargetdetectionwithinseaclutter,IETRadar,Sonar&Navigation,Vol.6,No.5,pp.2012”中提出了一種基于海雜波頻域Hurst指數的目標檢測方法，但該方法使用的傅里葉分析隱含地采用了一個看似很自然的假設，即序列中除了能得到的觀測數據外，序列的其他值均被認為是零，但序列或該序列的自相關函數中未能觀測或未能估計出來的值，實際上并不全是零，并且該方法通過傅里葉分析得到的頻譜分辨率較差。

發明內容

針對以上現有技術存在的不足，本發明的目的在于提出一種基于AR譜分形的海面微弱雷達目標檢測方法，該方法采用AR譜估計法來計算海雜波的功率譜，能夠提高分形特征參數估計的準確性，以及海雜波背景下微弱雷達目標的檢測性能。

為達到上述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

一種基于AR譜分形的海面微弱雷達目標檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，設定海雜波回波時間序列為X，并采用Yule-walker方程法估計海雜波AR譜S(f)，進而得到海雜波AR譜序列S；

步驟2，根據海雜波AR譜序列S，計算得到海雜波AR譜優化序列s，進而得到海雜波AR譜優化序列s的前n個時刻的部分和序列y(n)；其中，n≤N,N表示海雜波的AR譜序列S的總長度，N也表示設定的海雜波回波時間序列X的總長度；

步驟3，設定海雜波的AR譜優化序列s的前n個時刻的部分和序列y(n)的抽取間隔總個數為M，并計算第m個抽取間隔對應的海雜波AR譜優化序列s的前m+n個時刻的部分和序列y(n+m)的AR譜Hurst指數；其中，m∈{1,2,…,M}，M表示設定的海雜波的AR譜優化序列s的前n個時刻的部分和序列y(n)的抽取間隔總個數；

步驟4，根據第m個抽取間隔對應的海雜波AR譜優化序列s的前m+n個時刻的部分和序列y(n+m)的AR譜Hurst指數，計算得到M個抽取間隔各自對應的M個海雜波AR譜優化序列s的AR譜Hurst指數H¹_AR～H^M_AR，并據此設計恒虛警檢測器，設定虛警率，根據廣義符號檢驗法完成雷達目標檢測。

本發明的有益效果：

第一，本發明利用海雜波非高斯、非平穩或非線性特性分析海雜波AR譜分形特性，并應用AR譜的Hurst指數進行雷達目標檢測，能夠克服傳統雷達目標檢測方法因海雜波模型失配而引起檢測性能下降的缺點。