[发明专利]基于匹配模糊函数的距离扩展目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达目标检测技术领域，特别涉及基于匹配模糊函数的距离扩展目标检测方法。

背景技术

目标的回波信号与两个雷达常数有关：发射信号的波长和距离分辨率。如果目标沿雷达视线方向的尺寸大于雷达发射波的波长，那么目标可以看成是一系列分散的物理反射中心的组合，而回波信号可以看成被多个单独散射中心反射的回波的叠加。

近年来高分辨雷达取得了重大进展并在成像方面得到了广泛的应用。在高分辨雷达系统中，距离分辨率比目标在雷达视线方向的尺寸要小。因此散射中心分布在不同的距离单元内，目标就被看做距离扩展目标。由于高分辨雷达收集的回波提供了散射中心的更精确的信息，其中包括位置、分布、长度。因此目标回波就可以用来做目标的检测、识别和分类。

在低分辨雷达的检测系统中目标定位在一个单一的距离单元中，相比之下高分辨雷达的检测有两方面的优势。第一，高分辨雷达单元内包含更少的噪声，这就提供了一个更高的信噪比。第二，由于高分辨雷达的一个回波距离单元包含更少的物理散射中心，距离扩展目标的回波将更加稳定。

为了检测一个距离扩展目标，通常假设目标模型是已知的。然而距离扩展目标的模型对于目标的姿态是高度敏感的。通常距离扩展目标的检测是通过最大似然比法或二阶最大似然比法实现的。这些基于广义似然比检测(GLRT，generalized likelihood ratio test)的检测器依赖大量的间接数据，他们或是和原始数据具有相同的相关矩阵，或是具有相同形式的相关矩阵。一个特殊例子那就是高斯白噪声。他的协方差矩阵具有仅决定于协方差的相同结构。在这种情况下，间接数据并不总是必要的。最近甚至在相关高斯噪声或非高斯噪声环境中，一些不需要间接数据的检测器被提出。除此之外基于广义似然比检测的检测器需要目标导向矢量的精确知识。近年，导向矢量的失配问题在一定约束下被减少了。

为了在高斯白噪声中检测距离扩展目标，一种经典的检测器在被提出，即特殊散射密度检测(SSD-GLRT，spatial scattering density GLRT)。它通过用于减少噪声并在一维高分辨距离向上积分的非线性映射来实现。最近，两组用于检测高斯白噪声中有机动航行的距离扩展飞行器的检测器被提出。一种检测器由多个连续的高分辨距离像(HRRP，high resolution range profile)的数学均值的波形熵产生。另一个在单独的高分辨距离向的熵进行一个非线性缩减映射，用于减少噪声，之后再将滤波后的高分辨距离向的调制过的互相关矩阵进行加权积分。

这两种检测器能非结合地积分目标的多个高分辨距离像，从而改善检测性能。然而他们都受到目标移动的严重影响，包括目标的平动和转动。此外，利用两个相邻的混频器输出来检测距离扩展目标也被提出。这样的检测是建立在假设两个相邻的高分辨距离像是高度相关的基础上的。因此这种情况只适用于低速度、并且没有高速转动的目标。

发明内容

本发明的目的在于提出基于匹配模糊函数的距离扩展目标检测方法，适用于检测高速目标。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

基于匹配模糊函数的距离扩展目标检测方法包括以下步骤：

步骤1，利用雷达发射信号，利用雷达接收到接收回波信号，然后将回波信号和参考信号进行混频，得到混频后信号r，估计出混频器信号r的噪声标准差

步骤2，得出混频后信号r的标准化信号r′，

步骤3，对混频后信号r的标准化信号r′进行离散傅里叶变换，得出离散傅里叶变换后的频域信号m表示离散频率值变量；

步骤4，使用矩形窗函数将离散傅里叶变换后的频域信号划分为N/L个互不重叠的子频域信号，L为矩形窗函数的长度，L为正整数，N为混频后信号r的信号长度，N/L为正整数，N/L的值大于或等于2；对每个子频域信号内的各个频率值取模值并求和，得到每个子频域信号的频率值模值之和，得出频率值模值之和最大的子频域信号在所述N/L个子频域信号中的序号i_max，将所述N/L个子频域信号的第i_max个子频域信号内的模值最大的频率值作为主要频率b；

步骤5，构造匹配信号R(n)：

其中，n＝0,1,2,…,N-1；

步骤6，得出匹配信号R(n)和混频后信号r的互模糊函数MAF(k,2m')，k表示匹配信号和混频后信号的互模糊函数中的频移，m'表示匹配信号和混频后信号的互模糊函数中的时延，k取N/2-b至N/2+b，m'为整数且m'取0至N-1；