[发明专利]异质杂波下目标知识辅助自适应融合检测方法

说明书

本发明公开了一种异质杂波下目标知识辅助自适应融合检测方法，属于宽带雷达信号处理领域。针对实际异质杂波环境中不同距离单元间杂波协方差矩阵结构非均匀特点，构建易于数学处理的合理先验分布，将杂波先验信息与辅助数据中所含异质杂波信息进行高效融合，构建易于数学处理的异质杂波协方差矩阵结构概率密度函数的几何平均估计方法，通过考虑距离扩展目标不同散射点之间是否统计独立的具体情况，分别求解距离扩展目标未知复幅度的最大似然估计表达式，构建具有闭合形式的距离扩展目标知识辅助自适应融合检测器，提高了宽带雷达对异质杂波环境的适应能力，提升了复杂电磁环境下宽带雷达对弱小目标的探测能力，具有推广应用价值。

技术领域

本发明隶属于宽带雷达信号处理领域，具体涉及一种异质杂波下目标知识辅助自适应融合检测方法。

背景技术

不同于低分辨率窄带雷达，宽带雷达带宽大、距离分辨率高，在抗干扰、反侦察、精确探测及成像、高精度跟踪、目标识别等方面具有明显的优势，在现代军事和民用领域引起了广泛重视，已经成为现代雷达发展的一个重要方向。窄带雷达的距离分辨单元一般远大于常见目标的几何尺寸，目标回波信号只占据一个距离分辨单元，实际目标常被作为“点目标”进行处理。而宽带雷达目标的回波信号不仅仅只占据一个距离分辨单元，而是分布在不同的径向距离分辨单元中，呈现为“一维距离像”，形成“距离扩展目标”。随着宽带雷达的广泛应用，距离扩展目标检测问题正受到越来越多的关注，成为近年来雷达信号处理界的热点和难点问题之一。

一方面，由于宽带雷达观测到的目标回波分布在多个径向距离单元上，若仍采用窄带雷达的点目标检测方法，针对单个距离单元对回波信号进行目标检测，并利用邻近的距离单元采样进行背景杂波统计特性估计，则距离扩展目标强散射点的能量会泄漏到邻近距离单元中形成“信号污染”现象，并进一步对单个待检测距离单元的目标信号构成遮蔽效应，导致无法检测到目标，由于未能充分利用分布在多个距离单元中目标回波的全部能量，这不但不能体现宽带雷达的优势，反而会降低对距离扩展目标的检测能力。另一方面，宽带雷达目标自适应检测面临目标自然环境复杂多变、电磁干扰等多种因素的影响，杂波统计特性不再满足独立同分布的均匀环境假设条件，这一问题在宽带雷达目标检测场景下尤为突出，导致现有距离扩展目标检测方法难以取得理想的检测效果。现有杂波模型主要包括均匀环境、部分均匀环境、非高斯杂波环境、异质杂波环境等。其中，部分均匀环境下距离扩展目标检测模型中，假设多个待检测距离单元的数据(也称主数据)与只含纯杂波的参考距离单元数据(也称辅助数据)中的杂波分量具有相同的协方差矩阵结构但功率水平不同；而以复合高斯分布建模的非高斯杂波环境中，假设主数据和辅助数据中的杂波分量具有相同的协方差矩阵结构但不同距离单元间杂波功率水平不同。前述两种杂波模型中，均假定杂波分量具有相同的协方差矩阵结构，但在宽带雷达探测面临的复杂海杂波、地物杂波等实际环境下，由于各种干扰因素的存在，不同距离单元间杂波协方差矩阵结构的均匀性会被进一步破坏，前述均匀、部分均匀和非高斯杂波模型中杂波分量具有相同协方差矩阵结构的假设条件将无法满足。此时需采用异质杂波模型进行环境建模，异质杂波环境下不同距离单元间杂波协方差矩阵结构相似但不相同，需通过合理的先验分布将辅助数据和主数据中的杂波协方差矩阵结构联系起来。

在宽带雷达探测场景下，针对实际异质杂波环境中不同距离单元间杂波协方差矩阵结构非均匀特点，如何利用合理先验分布，基于辅助数据中所含异质杂波信息来准确估计主数据中多个距离单元中的杂波统计信息，在满足估计准确性的条件下构建便于数学处理的估计方法，进而构建具有闭合形式的距离扩展目标检测统计量，在增强检测器恒虚警率(CFAR)特性的前提下，进一步提高宽带雷达对异质杂波环境的适应能力，改善目标检测性能，是提升复杂电磁环境下宽带雷达探测能力的关键，也是目前急需解决的难题之一。

发明内容