[發明專利]一種基于奇異譜分解的海雜波壓制及目標檢測方法

在審

• 申請號: 202011042775.7
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112162269A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 馬紅光;龍正平;宋小杉;閆彬舟
• 申請（專利權）人: 西安大衡天成信息科技有限公司
• 主分類號: G01S13/04
• 分類號: G01S13/04;G01S7/41
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種基于奇異譜分解的海雜波壓制及目標檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1)對于相干雷達回波，按順序執行S2)，對于非相干雷達回波，轉S3)；

S2)求取雷達回波I、Q數據序列的絕對值；

S3)計算回波數據的自相關函數值；

S4)計算回波數據自相關函數的第一過零點位置，作為構造回波數據Toeplitz矩陣C的維數和后續奇異譜分解的窗口長度L；

S5)按窗口長度L將雷達回波數據轉換成Toeplitz矩陣C；

S6)對Toeplitz矩陣C進行特征值分解，提取特征值σ_i和對應的特征向量v_i，i＝1,2,…L，計算奇異譜依次累加R_i，當累加值大于或等于0.9時對應的R_i的個數N_p為主分量σ_ip的數量；定義σ_ip為雷達回波數據的主分量，v_ip為其特征向量，ip＝1,2,…,N_p；定義σ_jm為雷達回波數據的次分量，v_jm為其特征向量，jm＝1,2,…,L-N_p；

S7)對雷達回波實施奇異譜分解，包括以下步驟：

S7.1：將S6)所提取的特征向量按所對應特征值由大到小重新排列V＝(v_ip,v_jm)；

S7.2:將雷達回波X＝{x_k}按延遲坐標相空間重構方法轉換為2維軌跡矩陣H，k＝1,2,…N，N為雷達回波數據長度；相應的嵌入維m＝L，延遲時間τ＝1；

S7.3:計算2維軌跡矩陣H在特征向量張成的特征空間上的投影W＝HV，按照主、次分量對應的特征向量，W分解成主分量對應的N_p個子矩陣W_ip和次分量對應的(L-N_p)個子矩陣W_jm二組矩陣；

S7.4:分別對N_p個子矩陣W_ip和(L-N_p)個子矩陣W_jm實施逆對角線元素平均處理將其轉換成一維時間序列X_p＝{x_ip}，和X_m＝{x_jm}，獲得主、次分量對應的時間序列；

S8)若雷達回波的主分量個數N_pE_t，保留最大主分量σ_ip對應的時間序列x_ip，此時ip＝1，舍棄其他分量對應的時間序列；若N_p≤E_t，則保留X_m＝{x_jm}中最后一個時間序列，即最小次分量對應的時間序列，舍棄其他分量對應的時間序列；其中E_t為判斷雷達回波是否包含目標的門限；

S9)依次對相干處理時間內所收到的雷達回波進行S2)～S8)處理，對所保留的時間序列按照回波脈沖到達時間排列成2維回波矩陣，而后利用恒虛警檢測方法進行目標檢測；整個雷達回波處理過程定義為SSA-CFAR檢測。

2.根據權利要求1所述基于奇異譜分解的海雜波壓制及目標檢測方法，其特征在于，所述S4)中，通過計算回波數據的自相關函數的第一過零點，估計回波數據的相關時間，進而確定奇異譜分解的窗口長度L。

3.根據權利要求1所述基于奇異譜分解的海雜波壓制及目標檢測方法，其特征在于，所述S6)中，在主分量σ_ip、次分量σ_jm確定后計算：

S6.1:信雜比SCR

S6.2:信噪比SNR

S6.3:若回波中僅包含海雜波，則計算雜噪比CNR

4.根據權利要求1所述基于奇異譜分解的海雜波壓制及目標檢測方法，其特征在于，所述E_t＝2，為判斷雷達回波是否包含目標的門限，即海雜波所包含的主分量個數不大于2，2個主分量分別反映海浪的重力波和海面張力波強度。

5.根據權利要求1所述基于奇異譜分解的海雜波壓制及目標檢測方法，其特征在于，所述S7.2中

其中M＝N-(m-1)τ。