[发明专利]基于F范数归一化距离的目标检测方法及装置

说明书

本发明公开基于F范数归一化距离的目标检测方法，包括：接收目标的回波数据，随机选取回波数据中的一个单元为待检测单元，在所述待检测单元周边选取若干个单元为参考单元，计算待检测单元中回波数据的协方差矩阵及若干个参考单元中回波数据的协方差均值矩阵；利用预先构建的基于F范数的几何度量函数获取待检测单元中回波数据的协方差矩阵与若干个参考单元中回波数据的协方差均值矩阵的几何距离；比较预设的判决门限与所述几何距离，若所述几何距离大于所述判决门限则判定待检测单元中存在目标。相比常规检测方法，算法计算量较小，检测性能更优。

技术领域

本发明属于雷达目标检测领域，具体涉及基于F范数归一化距离的目标检测方法及装置。

背景技术

海面目标检测一直是海杂波研究的重点方向。当接收到的雷达回波信号中只包含少量脉冲时，使用传统的检测方法如基于快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)的矩阵恒虚警检测算法,记为FFT-CFAR，很难达到令人满意的性能。近些年来，信息几何发展迅速，一般利用微分几何在统计流形上的应用来研究信息科学问题，并已在图像处理、信息编码和医学信号分析等多个领域有广泛的应用。根据信息几何理论，一个协方差均值矩阵在空间角度上可以形成一个矩阵流形，因此雷达接收到的回波数据的相关矩阵就对应于信息几何中矩阵流形上的点，这就将海面目标检测问题简易为矩阵流形上有关协方差矩阵的几何问题。基于此，Barbaresco等人提出的矩阵CFAR检测器利用检测单元回波相关矩阵与参考单元回波相关矩阵的黎曼均值之间的测地线距离作为检测统计量，克服了传统检测方法中对于短脉冲序列所面临的能量泄露以及多普勒分辨率较低等问题，有效提高了检测性能。在此基础上，相关学者基于不同的几何度量方法，如信息散度、随机距离等提出了一系列基于信息几何的矩阵CFAR检测方法。但这些方法往往具有很高的计算复杂度，这一缺点也严重限制了其在实际中的应用。例如，空军预警学院赵兴刚的文章《一种基于KL分离度的改进矩阵CFAR检测方法》，该文献基于KL(Kullback-Leibler)散度及对应散度均值的矩阵CFAR检测器，利用信息积累性能更优的KL散度代替测地线距离，相应的散度均值代替黎曼均值，取得了更优的检测和更低的计算复杂度。该文献的不足之处：矩阵之间的几何距离以及对应的矩阵均值的计算复杂度依旧较高，在实际应用中有所限制。又例如，国防科技大学的文献《Matrix CFAR detectors based on symmetrized Kullback-Leibler andtotal Kullback-Leibler divergences》推导分析了两种扩展KL散度，即SKL散度和tKL散度，并设计相应的矩阵CFAR检测器。该文献的不足之处：SKL均值矩阵CFAR检测器的计算复杂度略高于KL均值矩阵CFAR检测器，但其检测性能却并没有提升，而tKL中心矩阵CFAR检测器的检测性能虽优于KL均值矩阵CFAR检测器，但其计算复杂度远大于KL均值矩阵CFAR检测器。

发明内容

本发明上的目的在与克服现有技术的不足，提出基于F范数归一化距离的目标检测方法及装置，推导分析了一种新的基于Frobenius范数归一化距离的矩阵CFAR检测器，不仅计算复杂度更低，而且检测性能更优。

本发明公开基于F范数归一化距离的目标检测方法，包括：

接收目标的回波数据，随机选取回波数据中的一个单元为待检测单元，在所述待检测单元周边选取若干个单元为参考单元，计算待检测单元中回波数据的协方差矩阵及若干个参考单元中回波数据的协方差均值矩阵；

利用预先构建的基于F范数的几何度量函数获取待检测单元中回波数据的协方差矩阵与若干个参考单元中回波数据的协方差均值矩阵的几何距离；

比较预设的判决门限与所述几何距离，若所述几何距离大于所述判决门限则判定待检测单元中存在目标。

进一步地，所述基于F范数几何度量函数为：