[發(fā)明專利]有限訓練樣本下基于子空間正交投影的動目標檢測方法

在審

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• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108845313A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李海;宋迪;宋文宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S13/50
• 分類號: G01S13/50;G01S13/00;G01S7/41
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

一種有限訓練樣本下基于子空間正交投影的動目標檢測方法。其包括以下步驟：1)從關(guān)聯(lián)的機載設(shè)備中讀取飛機狀態(tài)參數(shù)、機載雷達天線掃描參數(shù)等作為先驗信息；2)選取待檢測距離單元，估計雜波協(xié)方差矩陣；3)對雜波自由度進行估計；4)確定待檢測距離單元正交投影矩陣，獲得白化后數(shù)據(jù)；5)構(gòu)造檢驗統(tǒng)計量，進行廣義的能量比檢測；6)重復步驟2)?5)，依次對范圍內(nèi)所有距離單元的回波數(shù)據(jù)進行廣義的能量比檢測。本發(fā)明針對訓練樣本不足情況下動目標檢測精度變差的問題，在機載雷達中引入子空間正交投影信息，提出了一種基于子空間正交投影的有限訓練樣本情況下動目標檢測方法。仿真結(jié)果證明了該方法的有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機載雷達動目標檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種有限訓練樣本下基于子空間正交投影的動目標檢測方法。

背景技術(shù)

機載雷達檢測運動目標的問題一直是雷達領(lǐng)域的熱點和難點問題。有效的目標檢測對早期預警和目標跟蹤具有重要意義。通常檢測背景是不均勻的，是由環(huán)境或儀器因素引起的。機載雷達的一種非均勻性是部分均勻的環(huán)境，在該環(huán)境下，待檢測距離單元的協(xié)方差矩陣與訓練樣本的協(xié)方差矩陣具有相同的結(jié)構(gòu)，但功率不匹配。

為了確保自適應(yīng)檢測的檢測性能良好，需要有足夠的獨立同分布的(IID)訓練樣本。然而，由于環(huán)境的快速變化，在實際環(huán)境中很難獲得如此多的機載雷達訓練樣本。當訓練樣本數(shù)小于系統(tǒng)自由度(DOF)時，由于訓練樣本協(xié)方差矩陣(SCM)的奇異性，自適應(yīng)相干估計器(Adaptive Coherence Estimator,ACE)是無效的。克服這一問題的一種方法是降秩技術(shù)，如主成分分析(PCA)、Krylov子空間法。然而，這些方法的性能在非常有限訓練樣本下也不盡人意。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在訓練樣本數(shù)有限的情況下，仍然可以精確檢測動目標的基于子空間正交投影的動目標檢測方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供的有限訓練樣本下基于子空間正交投影的動目標檢測方法包括按順序進行的下列步驟：

1)從關(guān)聯(lián)的機載設(shè)備中讀取飛機狀態(tài)參數(shù)、機載雷達天線掃描參數(shù)作為先驗信息；

2)選取待檢測距離單元，利用上述先驗信息獲得待檢測距離單元的雜波協(xié)方差矩陣的估計值；

3)利用上述雜波協(xié)方差矩陣的估計值獲得最優(yōu)的雜波自由度的估計值：

4)根據(jù)上述最優(yōu)的雜波自由度的估計值確定待檢測距離單元正交投影矩陣，獲得白化后數(shù)據(jù)；

5)利用上述白化后數(shù)據(jù)構(gòu)造檢驗統(tǒng)計量，并進行廣義能量比檢測；

6)重復步驟2)-5)，依次對范圍內(nèi)所有待測距離單元的回波數(shù)據(jù)進行廣義能量比檢測。

在步驟1)中，所述的從關(guān)聯(lián)的機載設(shè)備中讀取飛機狀態(tài)參數(shù)、機載雷達天線掃描參數(shù)作為先驗信息的方法是：從機載導航設(shè)備中讀取飛機速度V、脈沖重復頻率f_r、陣元間隔d、機載雷達天線主瓣波束水平方位角θ₀和俯仰角機載雷達天線發(fā)射電磁波波長λ作為信號處理的先驗信息。

在步驟2)中，所述的選取待檢測距離單元，利用上述先驗信息獲得待檢測距離單元的雜波協(xié)方差矩陣的估計值的方法是：在機載雷達接收到的獨立同分布樣本中，將除了待檢測距離單元以外的其他距離單元數(shù)據(jù)作為訓練樣本，求取其他距離單元的協(xié)方差矩陣的統(tǒng)計平均值作為待檢測距離單元中雜波協(xié)方差矩陣的估計值。

在步驟3)中，所述的利用上述雜波協(xié)方差矩陣的估計值獲得最優(yōu)的雜波自由度的估計值的方法是：先建立雜波自由度的參數(shù)化概率模型，將步驟2)中得到的待檢測距離單元的雜波協(xié)方差矩陣的估計值進行特征分解，利用分解得到的噪聲特征值、機載雷達系統(tǒng)的維數(shù)、訓練樣本個數(shù)構(gòu)造檢驗統(tǒng)計量，并確定檢驗統(tǒng)計量的概率密度函數(shù)；將數(shù)據(jù)矩陣的描述長度作為信源估計的代價函數(shù)，并利用檢驗統(tǒng)計量的概率密度函數(shù)獲得最優(yōu)的雜波自由度的估計值。