[发明专利]一种基于概率统计的低信噪比条件下目标检测方法

权利要求书

1.一种基于概率统计的低信噪比条件下目标检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1.根据雷达工作中威力覆盖的方位和距离范围，对感兴趣的观测区域进行方位单元和距离单元划分，其中方位单元θ∈{θ_i|i＝1,2,…,M}和距离单元r∈{r_j|j＝1,2，…,N}，M和N分别表示该区域方位单元数目和距离单元数目；

S2.根据步骤S1中观测区域内的单元划分，接收机天线采集接收不同单元内的回波信号；

S3.对步骤S2采集接收到的回波信号进行数据预处理，再经数字下变频得到基带回波信号，对基带回波信号进行低通滤波，消除带宽以外的干扰和噪声；

S4.根据步骤S1中感兴趣的观测区域划分的方位单元{θ_i|i＝1,2,…,M}，为形成第i个方位单元对应的波束，采取同时多波束的方法覆盖观测区域中划分的方位单元{θ_i|i＝1,2,…,M}，得到第i个方位单元对应的波束权矢量W_i＝[w_0i,w_1i,…,w_1i,…,w_Li]，w_li为第l(l∈(0,1,…L-1))个单元通道加权系数，L为接收机采用的阵列天线的单元数；

S5.将步骤S4得到的波束权矢量和步骤S3得到的基带回波信号相乘得到含有方位信息的回波信号；

S6.对步骤S5中含有方位信息的回波信号进行脉冲压缩处理，脉冲压缩利用匹配滤波方法实现，最后得到含有方位信息的脉冲压缩后的回波信号；

S7.根据步骤S6中得到的含有方位信息的脉冲压缩后的回波信号，对观测时间内所有回波信号的包络进行门限检测，统计记录每一条回波包络过门限的距离单元和方位单元；

S8.根据步骤S7中回波包络过门限的距离单元和方位单元统计结果，分别对不同方位单元和不同距离单元对应的检测频度做概率直方图；

S9.根据步骤S8中得到的不同方位单元和不同距离单元概率直方图进行检测判决，对比不同方位单元和距离单元对应的概率直方图中检测频度分布，概率直方图中过门限检频度明显高于其他判决目标存在的，其对应的方位单元和距离单元即为目标的方位和距离信息；

S10.如果步骤S9中概率直方图的检测判决无法给出准确的目标检测结果，则采用如下经过改进的概率直方图检测判决方法：根据步骤S1中方位和距离单元大小调整概率直方图的窗宽，再重复进行步骤S9的概率直方图检测判决，直到概率直方图的频度分布能明显给出目标检测结果，最后将目标检测结果输出。

2.根据权利要求1所述基于概率统计的低信噪比条件下目标检测方法，其特征在于：步骤S6中的脉冲压缩处理的过程如下：

脉冲体制雷达的信号调制形式为线性调频，则雷达发射信号基带信号s(t)表达式为：

其中T_p为发射信号的脉冲宽度，B是回波信号的带宽，K＝B/T_p是回波信号的调频斜率；若雷达系统的脉冲载频不是恒定常数，则经过载频调制之后第n条发射信号的波形为：

其中和t_n分别为发射信号的快时间和慢时间，t_n＝nT_r，其中T_r为雷达发射的脉冲重复周期，f_n为第n条脉冲的载频；假设运动目标背离雷达方向做匀速运动，在t＝0时刻的初始距离为r₀，速度为v₀，则目标距离r(t)随时间变化的关系式：

r(t)＝r(t_n)＝r₀+v₀t_n

目标的回波时延τ_n为：

那么在一段时间内接收到的第n条目标回波可以表示为：

其中A_r是回波信号的复幅度，经过相干解调后含有方位信息的基带回波为：

脉冲压缩通过匹配滤波完成，滤波器响应h(t)为基带信号的反转共轭：

将滤波器响应函数h(t)与含有方位信息的回波信号进行卷积相乘，最后得到含有方位信息的脉冲压缩后的基带回波信号

“*”表示卷积相乘。