[发明专利]基于高分辨目标距离像修正相关矩阵的宽带雷达检测方法

说明书

技术领域

本发明属于目标检测技术领域，具体涉及一种宽带雷达的检测方法，用于宽带雷达体制下目标检测。

背景技术

宽带雷达(WBR)或者超宽带雷达(UWB)可以将一个目标分辨成许多独立的散射点，而分辨的散射点的数目取决于目标在雷达径向距离上的扩展和雷达的距离分辨能力。众所周知，距离分辨率与雷达的发射波形的带宽成反比。宽带雷达和超宽带雷达的回波包含了大量的目标信息，通常用于目标成像，识别和分类中。如果在积累过程中目标发生了径向运动或姿态变化，它的高分辨距离像会随着脉冲的不同而不同。由于目标的高分辨距离像是未知的并且随着脉冲不同是变化的，这就增加了在高分辨雷达中检测距离分布式运动目标的复杂性。

三维的散射点中心模型是将一个目标看成是离散的物理散射点的一个集合体。一维的散射中心模型看成是目标的三维散射点模型向雷达视线上的投影。一维模型上的每一个散射单元值对应的是一个距离单元内的所有物理散射点响应的向量和，而正是向量和导致了一维散射中心模型的方位敏感性。方位敏感性是机动飞行的分布式目标检测的一个重点。在现有的检测技术中，往往对于目标作出一些理想的假定，但是通常的检测技术往往忽略距离像的跨距离走动，或是假定目标是低速运动的，并且需要一些关于目标的一些先验知识。然而，对于实际的宽带雷达检测问题中，对于高速运动的飞行目标，跨距离走动是不可避免的，而且也很难获得目标的一些先验知识。

目前宽带雷达检测技术存在的主要不足是：在事先假定情况下设计分布式目标检测方案。而这样的假设和先验知识在实际的检测问题中，是不可能存在的或者是不可能得到的，比如，目标在一个积累脉冲周期内不发生距离走动；目标高分辨距离像中的散射密度是已知的。通常的检测技术都是事先对目标的高分辨距离像先进性一系列的处理，然后基于处理后的能量特征来做检测。利用了纯噪声情况下和含有目标情况下的高分辨距离像的能量特征不同，来检测和判断目标是否存在。在通常的检测方案中，低信噪比情况下，往往很难获得理想的检测性能，而又由于理想假定的限制，很难实现多脉冲积累。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提出一种基于高分辨目标距离像修正相关矩阵的宽带雷达检测方法，实现检测目标的跨距离单元检测和多脉冲积累。

为实现上述目的，本发明提供的宽带雷达检测方法，包括如下步骤：

(1)对含噪距离像进行噪声的标准差估计；

(2)基于步骤(1)中所得标准差，构造一族非线性收缩映射，根据该收缩映射对含噪距离像进行提炼，从而得到提炼的多脉冲距离像；

(3)基于提炼的多脉冲距离像，计算每两个提炼距离像之间的互相关系数，得到修正的互相关系数矩阵；

(4)对互相关系数矩阵进行积累，构造检测统计量，并设定当前噪声方差时的检测门限；

(5)将检测统计量与检测门限进行比较，判决目标是否存在，如果检测统计量大于检测门限，则判定目标存在，反之，则判定目标不存在。

本发明与现有技术比较具有以下优点：

1)本发明由于采用了非线性收缩映射，并设计了一种稳健的修正互相关系数积累矩阵，提高了目标检测的性能。

2)本发明由于采用了修正互相关系数积累矩阵，可以对多个连续的高分辨距离像进行同时积累，实现了多脉冲积累。

3)本发明由于没有利用关于目标的任何先验信息，并通过距离像延迟的引入，实现跨距离单元的检测，使目标检测的适用范围增加。

4)本发明由于估计出噪声的方差，并设定当前噪声方差情况下的检测门限，避免了因背景噪声或杂波的变化对目标检测性能的影响，实现准确的检测判决。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的非线性映射的曲线图；

图3是本发明在H₀情况下复的和实的精炼后的距离像的条件均值和标准差图；

图4是安26飞机的飞行轨迹在地面上的投影图；

图5是目标高分辨距离像中包含80％能量的所需的最少的强散射单元个数图；

图6是本发明的非线性映射提炼某加噪实距离像图；

图7是复距离像和实距离像的平均互相关系数的变化图；

图8是本发明利用映射和没有用映射的性能比较图；

图9是本发明利用复精炼距离像和实精炼距离像的检测性能比较图；

图10当积累数P为4时本发明与多脉冲SSD-GLRT检测方法的性能比较图。

具体实施方式