[發明專利]基于變參數廣義結構的距離擴展目標自適應檢測方法

有效

• 申請號: 201710284894.5
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106932766B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 簡濤;何友;關鍵;李亮;張楊;王智;李輝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于變參數廣義結構的距離擴展目標自適應檢測方法，屬于雷達信號處理領域。針對現有協方差矩陣估計方法和自適應距離擴展檢測器均難以適應過渡雜波環境的問題，合理利用雜波非高斯特征信息，構建了統一的協方差矩陣融合估計框架，基于特定雜波環境下現有最優距離擴展目標檢測統計量的共性特征，采用乘積形式融合構建距離擴展目標自適應檢測器，通過單一參數實現了過渡雜波環境下距離擴展目標檢測器設計與相應雜波協方差矩陣估計方法的同步控制，使檢測器結構和相應的雜波協方差矩陣估計方法相匹配，參數設置簡潔，能有效提升寬帶雷達在復雜雜波環境下的檢測性能，具有推廣應用價值。

技術領域

本發明隸屬于雷達信號處理領域，具體涉及一種基于變參數廣義結構的距離擴展目標自適應檢測方法。

背景技術

與傳統低分辨率窄帶雷達相比，寬帶雷達具有更大的帶寬和更高的距離分辨率，在抗干擾、反偵察、精確探測及成像、高精度跟蹤、目標識別等方面具有明顯的優勢，在現代軍事和民用領域獲得了廣泛的重視和應用，已經成為現代雷達發展的一個重要方向。傳統窄帶雷達由于距離分辨率低，其距離分辨單元遠大于常見目標的幾何尺寸，目標回波信號只占據一個距離分辨單元，實際目標常被作為“點目標”進行處理。與窄帶雷達的“點目標”不同，常見寬帶雷達目標的回波信號不僅僅只占據一個距離分辨單元，而是分布在不同的徑向距離分辨單元中，呈現為“一維距離像”，形成“距離擴展目標”。隨著寬帶雷達的廣泛應用，距離擴展目標檢測問題正受到越來越多的關注，成為近年來雷達信號處理界的熱點和難點問題之一。

一方面，由于寬帶雷達觀測到的目標回波分布在多個徑向距離單元上，若仍采用常規窄帶雷達的點目標檢測方法，針對單個距離單元對回波信號進行目標檢測，并利用鄰近的距離單元采樣進行背景雜波統計特性估計，則距離擴展目標強散射點的能量會泄漏到鄰近距離單元中形成“信號污染”現象，并進一步對待檢測點目標構成遮蔽效應，導致無法檢測到點目標，由于未能充分利用分布在多個距離單元中目標回波的全部能量，這不但不能體現寬帶雷達的優勢，反而會降低對距離擴展目標的檢測能力。另一方面，實際應用中常常利用與被檢測單元鄰近的純雜波輔助數據，對未知雜波協方差矩陣進行估計，而雜波的統計特性與雷達掠地角密切相關，其非高斯特性隨著掠地角的減小而增強。在掠地角較大的情況下，雜波統計特性服從高斯分布，此時基于輔助數據的高斯雜波協方差矩陣最大似然估計為經典的采樣協方差矩陣，以兩步法廣義似然比檢驗準則為基礎，相應的最優距離擴展目標自適應檢測器具有廣義自適應匹配濾波器的結構。隨著雷達掠地角的減小，背景雜波呈現出較強的非均勻、非高斯特性，此時可用復合高斯分布進行建模，即雜波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。與高斯背景不同，基于輔助數據的復合高斯雜波協方差矩陣結構最大似然估計沒有閉型表達式，且涉及到超越方程的求解，現有歸一化采樣協方差矩陣、近似最大似然估計矩陣等均為次優估計方法，以兩步法廣義似然比檢驗準則為基礎，相應的最優距離擴展目標自適應檢測器具有廣義自適應積累檢測器的形式。

雖然針對高斯和復合高斯雜波背景下的距離擴展目標檢測問題，存在最優或次優的雜波協方差矩陣估計方法和相應的自適應檢測器結構，但實際雜波的非高斯特性往往在時間和空間上隨環境的改變而漸進變化，上述特定雜波背景下的最優或次優雜波協方差矩陣估計方法和相應的檢測器難以適應雜波環境的快速變化，導致相應的檢測性能和恒虛警率(CFAR)特性惡化。針對實際環境中雜波非高斯程度的時空漸變性，在協方差矩陣估計和自適應檢測器結構設計過程中，既要考慮極端的高斯和復合高斯雜波環境，也要兼顧介于高斯和復合高斯二者之間的過渡雜波環境。如何設計合適的雜波協方差矩陣估計方法，通過充分考慮過渡雜波環境的特點，使自適應檢測器結構設計和相應的雜波協方差矩陣估計方法相匹配，是提高寬帶雷達在復雜雜波環境下檢測性能的關鍵。

發明內容