[发明专利]FRFT域海杂波中目标的多重分形检测方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域中的利用海杂波分数阶傅里叶变换域多重分形特征进行目标检测的方法，即FRFT域海杂波中目标的多重分形检测方法，适用于各种对海成像侦察和警戒的相参雷达信号处理系统。

二、背景技术

20世纪80年代以来，分形理论在雷达信号处理领域取得了长足发展，其从研究对象结构的角度研究其不规则性，因此，分形模型可对海杂波进行机理性解释，并可以较好地刻画海杂波内部所包含的非线性动态特性。2002年，Gao等人将海杂波依出现概率划分成一系列概率子集并研究各子集内海杂波的自相似性，建立了测度依概率随机串级乘性分配的海杂波多重分形模型，并采用X波段雷达实测数据进行验证，发现在0.01秒到几秒的范围内多重分形模型与海杂波具有较好的吻合性，同时发现多重分形模型的结构函数对海杂波与目标具有良好的区分能力，可用于海杂波中的目标检测。此外，还有研究人员针对极化对海杂波多重分形谱的影响、多重分形测度的空间关联性等问题做了相应的研究工作，给出了相应的结论或提出了目标检测方法，将多重分形理论在时域海杂波中的应用不断推进。

利用时域多重分形特征的海杂波中目标检测方法可以在一定程度上摆脱信杂比的束缚，但是在信杂比很低时其性能依然较差，难以区分海杂波与目标，这也从侧面反映了在雷达目标检测中，特别是在雷达微弱目标检测中，信杂比发挥着至关重要的作用。相参积累作为一种有效的提升信杂比的手段，在实际雷达系统中是一种非常常见的雷达信号处理手段，然而，在目前已有的海杂波多重分形特性研究中，研究对象均为雷达时域直接回波，并不涉及相参积累。作为经典傅里叶变换的一种推广和一种相参积累的有效手段，分数阶傅里叶变换(分数阶傅里叶变换的英文简写为FRFT)可以对海面运动目标的速度和加速度信息同时进行补偿，从而对非匀速运动目标的回波也可以产生很好的能量聚集性，类似于单频信号进行傅里叶变换后在频域可以得到一个完美尖峰，有效提升信杂比。分数阶傅里叶变换和多重分形理论在雷达信号微弱目标检测中均具有各自的优点，但一直以来二者均分别单独地在雷达信号微处理中得以应用，二者的优点没有很好地结合起来。

三、发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种可以在强海杂波背景下检测微弱目标的基于海杂波分数阶傅里叶变换域多重分形特征的检测方法。该检测方法将多重分形特征与分数阶傅里叶变换相结合，首先解决在一个确定变换阶数下海杂波分数阶傅里叶变换谱的多重自相似特性判定问题，然后在此基础上确定分数阶傅里叶变换的统一变换阶数和所采用的时间序列长度，以避免重复搜索最佳变换阶数，降低运算量，最后根据设定的参数计算海杂波的分数阶傅里叶变换域广义Hurst指数，并对该Hurst指数求积分形成检测统计量，以用于与给定虚警概率条件下的检测门限进行比较，判决海杂波中是否存在目标信号。该检测方法能充分结合运用分数阶傅里叶变换可以有效提升信杂比和多重分形特征在较低信杂比下仍可较好地区分海杂波与目标的优点，因而本发明专利可以有效提升雷达对海杂波中微弱目标的检测性能。

2.技术方案

本发明所述的FRFT域海杂波中目标的多重分形检测方法，包括以下技术措施：首先基于雷达海杂波实验数据在一个确定变化阶数下判定得到的海杂波分数阶傅里叶变换谱具有多重自相似特性，在此基础上设定分数阶傅里叶变换的统一变换阶数和所采用的时间序列长度，以计算海杂波的分数阶傅里叶变换谱，然后，计算分数阶傅里叶变换域广义Hurst指数，并对其求积分形成检测统计量，最后，将检测统计量与给定虚警概率条件下的检测门限进行比较，若低于检测门限，则判决为存在目标信号，否则判决为无目标信号。

3.有益效果

本发明相比背景技术具有如下的优点：

(1)该检测方法降低了雷达海杂波中目标检测对信杂比的需求；

(2)该检测方法采用统一的分数阶傅里叶变换阶数，降低了计算量，提高了实时性；

(3)该检测方法检测统计量的形成方式提高了海杂波与目标的区分能力；

(4)该检测方法具有在强海杂波背景中检测微弱目标的能力。

四、附图说明

说明书附图是本发明的实施原理流程图。

五、具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。参照说明书附图，本发明的具体实施方式分以下几个步骤：