[发明专利]基于方向比率的多帧联合海面小目标检测方法

说明书

本发明公开了一种基于方向比率的多帧联合海面小目标检测方法，主要解决现有技术不适用于在快速扫描模式下检测海面低、慢、小目标的问题。其实现步骤为：1)获取回波数据；2)将回波数据沿着脉冲维取幅度均值得到数据矩阵；3)设计方向匹配滤波器；4)利用数据矩阵和方向匹配滤波器计算待检测单元d的检验统计量ξ_d；5)计算检测门限T；6)通过比较待检测单元d的检验统计量ξ_d和检测门限T的大小判断出目标是否存在。本发明提高了雷达检测性能，可用于对海面低速微弱目标的检测。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种海面小目标检测方法，可用于海面低速微弱目标的识别与跟踪。

背景技术

海杂波背景下的低速微弱运动目标检测方法研究在军事、民用方面均具有广阔的应用前景。岸基雷达和机载雷达通常工作在高分辨、快扫描模式下。其中快扫描模式下雷达在每个波位获得的脉冲数在10个以下。在这种距离分辨率较高、脉冲数较少的情况下，如何有效检测海面小目标一直是一个研究热点。

随着雷达分辨率的提高，海杂波表现为强非高斯性，大量的研究使海杂波统计模型不断的完善，许多自适应检测方法在此基础上被提出。自适应检测方法不仅需要确切的获得海杂波模型信息还要求脉冲数足够多，在脉冲数较少的情况下，自适应检测方法不适合对海面低速微弱目标进行检测。文献He,Y.,Guan,J.:Meng,X.W.et al.:‘Radar targetdetection and CFAR processing’,(Tsinghua University Press,2011,2st edn.),pp.30-50和文献Watts,S.:‘Cell-averaging CFAR gain in spatially correlated K-distributed clutter’,IEEE Radar Sonar Navig.,1996,143,pp.321-327提出的各类基于能量的恒虚警检测方法由于容易实现、计算速度快被广泛应用于雷达目标检测中。基于能量的恒虚警检测方法在海杂波统计特性未知、脉冲数较少的情况下可以使用。但是由于海面微弱目标的回波经常被淹没在强的海杂波中，这使得雷达获得的信杂比降低，在低信杂比情况下，基于能量的恒虚警检测方法的检测性能较低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于方向比率的多帧联合海面小目标检测方法，以提高在快扫描模式下对海面低、慢、小目标的检测性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)利用雷达发射机发射连续的脉冲信号，雷达接收机接收M×I×Q维的回波数据矩阵X，其中，M表示帧数，I表示距离单元数，Q表示脉冲数；

(2)利用回波数据矩阵X沿着脉冲维求幅度的均值，计算数据矩阵z，其中，数据矩阵z的第m行i列的数据为z(m,i)：

| |表示取模，X(m,i,q)表示回波数据矩阵X第m行i列q页的数据；

(3)设计方向匹配滤波器；

(3a)给定窗长2L+1，确定水平滤波器h，其中，L为正整数，水平滤波器h的第x行y列的值为：

(3b)利用水平滤波器h，保证所有方向都被搜索到，设计方向匹配滤波器：

其中，w_j(θ_j)表示第j个方向的方向匹配滤波器，θ_j表示第j个旋转角度，J表示方向匹配滤波器的个数，J≥2L；

(4)给定参考单元个数R，利用方向匹配滤波器，计算待检测单元d的检验统计量ξ_d；