[发明专利]基于调频连续波雷达的目标检测方法

权利要求书

1.基于调频连续波雷达的目标检测方法，其特征在于，包括：

S1、在检测空域发射调频连续波信号，天线阵列接收目标回波信号后，将目标回波信号的空间信息和时频信息进行整合，得到天线阵列的输出信号X(t，f)，天线阵列的阵元数为M×N；

S2、目标检测及目标数量的估计；

S21、计算不同阵元数下天线阵列输出信号的协方差矩阵，则有R_XX＝E[X(t,f)X^H(t,f)]；

S22、对协方差矩阵进行特征值分解，得到矩阵的特征值集合；

S23、根据RAIC(k)的最小值计算目标数量的估计值；

S231、计算不同待测目标数量k下对应的AIC(k)的值，则有，

式中，C表示阵列输出信号的组数，λ_i为特征值，k的取值范围是[0，MN]；

S232、计算RAIC(k)的最小值，得到目标数量的估计值，其中，

或者，

S23、根据MDL(k)在k∈[0,MN]下的最小值估算待测目标的数量，则有，

式中，C表示阵列输出信号的组数，λ_i为特征值；

还包括：

S3、计算空间时频分布矩阵；

S4、选择目标信号的时频点；

S41、计算符合雷达信号时间和频域范围内时频点(t,f)对应空间时频分布矩阵的特征值，表示空间时频分布矩阵的特征值表达式；

S42、利用阈值表达式判断每个特征点特征值是否大于阈值ε，若该时频点满足阈值表达式，则该时频点是目标信号的时频点并记录该时频点；若不满足阈值表达式时，则该时频点为非目标信号时频点并舍弃；

S43、将符合阈值表达式的时频点集合分别代入所述特征值表达式中计算空间时频矩阵的特征值，根据最大特征值在对角线的位置将特征值分为K组，分别对应K个目标回波信号；

S44、将每组所有的时频点代入空间时频分布矩阵计算每组时频点的空间时频分布矩阵的均值，则有，

其中m_i代表各组时频点数量，(i＝1,2,…,K)，得到空间时频分布矩阵集合

S5、目标检测及定位：

S51、根据目标数量估计值K对空间时频分布矩阵进行特征值分解，则有，

其中，和分别表示由前K个大特征值和剩余MN-K个小特征值组成的对角阵，E_s和E_n是信号子空间和噪声子空间；

S52、计算目标与平面天线阵列Y轴夹角余弦值，则有，

式中，e₁＝[1,0,…,0]^T∈R^M×1，I_M是M×M维的单位矩阵；

S53、定义u＝cosβ，计算β∈[0°,180°]范围内对应所有u值，代入S52中得到最大值，即获得目标与平面阵列Y轴夹角余弦值；

S54、计算目标与平面天线阵列X轴夹角余弦值，则有，

式中，P＝[1_M×1,q]，g_k＝[0,2πdv_k/λ,…,2π(M-1)dv_k/λ]^T＝v_kq，q＝[0,2πd/λ,…,2π(M-1)d/λ]^T；

S55、计算目标与阵列天线矩阵的方位角和俯仰角：

S56、重复S51～S55，令k＝k+1，计算所有目标与阵列天线的俯仰角和方位角。