[发明专利]一种基于全布雷格曼散度的雷达目标检测方法

说明书

本发明提出一种基于全布雷格曼散度的矩阵恒虚警率检测方法。技术方案是：将每个距离单元中的雷达回波信号建模为一个埃尔米特正定矩阵，计算每个距离单元中的矩阵与其周围单元对应矩阵中值之间的全布雷格曼散度距离，并与设定的阈值比较判定是否存在目标。本发明原理简单，计算量小，对噪声不敏感，尤其在背景杂波较大的情况下，本方法的检测性能较好。

技术领域

本发明涉及信号检测领域，特别是雷达目标检测技术，更为具体地涉及一种基于全布雷格曼散度的雷达目标检测方法。

背景技术

雷达目标检测是利用雷达回波信号中的信息判断感兴趣的目标是否存在的处理过程。经典的基于多普勒处理的单元平均恒虚警率检测器(M.A.Richards,Fundamentalsof Radar Signal Processing,Second Edition,McGraw-Hill,2014)，是对回波慢时间维数据进行快速傅里叶变换处理，取最大值或最大几个值之和，对处理后的数据进行线性滤波或平方律滤波，最后对滤波后的数据进行单元平均恒虚警率。对于脉冲多普勒雷达的数据，雷达回波一般由多个相干脉冲组成，回波里不仅包含了目标的距离信息，同时也包含了和目标运动速度有关的多普勒信息。为了有效地利用此多普勒信息，在检测前通常需要对数据进行快速傅里叶变换。但是在实际中，快速傅里叶变换旁瓣较高，由于旁瓣泄露而造成的频谱干扰总会对所进行的频率产生很大的影响，使得检测器的性能下降。

基于黎曼距离的矩阵恒虚警率检测方法是由F.Babaresco提出的一种在矩阵空间中设计的检测器(J.Lapuyade-Lahorgue and F.Barbaresco.:'Radar detection usingSiegel distance between autoregressive processes,application to HF and X-bandradar',IEEE Radar Conference,2008,pp.1-6.)。相比于单元平均恒虚警率检测方法，该检测器对回波数据建模为一个埃尔米特正定矩阵，此矩阵代表了脉冲间的多普勒信息(当目标运动时)或能量大小(当目标静止时)，从而避免了因快速傅里叶变换而使检测性能下降的问题。相比于单元平均恒虚警率检测器，基于黎曼距离的矩阵恒虚警率算法的检测性能得到了很大的提升，但仍然没有达到理想的检测效果。

发明内容

本发明针对现有技术中雷达目标检测性能有待提高的问题，提出一种基于全布雷格曼散度的矩阵恒虚警率检测方法。本方法原理简单，计算量小，对噪声不敏感，尤其在背景杂波较大的情况下，本方法的检测性能较好。

本发明的基本思想是：将每个距离单元中的雷达回波信号建模为一个埃尔米特正定矩阵，计算每个距离单元中的矩阵与其周围单元对应矩阵中值之间的全布雷格曼散度距离，并与设定的阈值比较判定是否存在目标，阈值是根据事先设定的虚警率利用蒙特卡罗实验得到。

本发明的技术方案是：一种基于全布雷格曼散度的雷达目标检测方法。具体步骤如下：

在无检测目标时，利用雷达发射L簇信号，每一簇信号包含N个脉冲。设接收的第l簇回波信号经过距离采样，在第i个距离单元中的回波信号为其中，上标T表示向量的转置，I表示距离单元的个数，L表示接收回波的簇数。L的取值依实际情况而定；N的取值依实际情况而定，通常取八个脉冲左右。

设每一个距离单元中的回波信号都服从零均值的复高斯分布，计算接收的第l簇回波信号第i个距离单元的协方差矩阵R^l,i。

取第l簇回波信号中第i个距离单元左右两边各P(P≥2)个距离单元中的协方差矩阵组成一个矩阵集，记为计算此矩阵集的中值矩阵计算方法可采用下面任意一种：