[发明专利]基于动态规划的目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种目标检测方法，可用于对弱信号或强杂波背景下的慢速小目标检测。

技术背景

随着现代科技的不断发展，一些人为干扰或新电子产品的出现，使雷达的作战环境日趋复杂，目标信号容易淹没在噪声和杂波中，因此在高噪声和强杂波环境下如何准确的对慢速小目标实现检测是现代雷达亟需解决的问题之一。

在雷达信号处理中，近年来出现的一种被称为先跟踪后检测技术TBD能充分利用处理过程中每个阶段的信息，提高小目标的检测性能，在恶劣的环境下实现小目标的检测。

强勇等人在“一种有效的用于雷达弱目标检测的算法，电子学报，2003年第3期”的文章中，提出了恒虚警CFAR和检测前跟踪TBD联合检测的思想，即加入低门限CFAR检测和求秩过程对数据进行预处理，引进平滑度的概念以消除一些伪航迹，虽然检测性能和计算量得到一定提高，但该方法的跟踪效果差。

吴卫华等人在“一种基于目标状态关联的动态规划TBD算法，空军雷达学院学报，2011年第6期”的文章中，提出了一种基于目标状态关联的动态规划TBD算法，该算法结合目标运动特点并利用多帧数据降低幅度起伏，虽然减小了噪声的影响，相对于传统方法提高了检测性能，但如果在检测过程中有某帧目标丢失，则跟踪性能将会大大降低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于动态规划的目标检测方法，以进一步减小雷达信号处理中噪声及杂波对目标检测性能的影响，提高检测精度。

实现本发明目的的技术思路是：利用慢速目标速度变化小的特点及其前后帧信息的相关性，设计一种由目标距离单元及多普勒信息决定并带有遗忘因子的状态转移代价函数，通过动态规划DP的方法反向搜索得到目标航迹，从而减小噪声对幅度上能量累积的影响及目标丢失对后面检测的影响。具体实现步骤包括如下：

（1）接收雷达回波信号的第l帧数据序列，并初始化l=1；

（2）对第l帧数据序列依次做脉冲压缩和动目标检测，得出每个数据点对应的距离单元，多普勒通道号及幅值；

（3）对所有幅值做低门限恒虚警检测，并将过门限的点均记为正常状态，每个正常状态均包含五个状态量，即距离单元、多普勒通道号、幅值、关联状态及代价值，并将关联状态及代价值初始化为零；

（4）判断l是否小于5，若是则l取值加1，并等待接收雷达回波信号的下一帧数据，返回步骤（2）否则执行步骤（5）；

（5）计算连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这两种状态量：

（5a）设a=l-4，将第a帧到第l帧的连续五帧各正常状态中关联状态及代价值这两种状态量清零；

（5b）设第a帧的第i个正常状态对应的距离单元、多普勒通道号分别为R_Pi、D_Pi；第a+1帧的第m个正常状态对应的距离单元、多普勒通道号分别为R_Cm、D_Cm，i＝1…X，X为第a帧过门限的点数，m＝1…Y，Y为第a+1帧过门限的点数；

（5c）计算出第a帧的第i个正常状态对应的速度V_Pi；

（5d）根据上述参数，计算出第a帧的第i个正常状态转移到第a+1帧的第m个正常状态的转移代价值M_mi1：

M_mi=λ[(R_PiR₀+V_Pit)/R₀-R_Cm]+β(D_Pi-D_Cm)+εM_Pi，

式中，λ、β为权系数，t为雷达扫描周期，R₀为最小可分辨距离，ε为遗忘因子，M_Pi为第a帧的第i个正常状态的代价值；

（5e）从第a帧的所有正常状态转移到第a+1帧的第m个正常状态的转移代价值中，找出最小值为第a帧的第k个正常状态转移到第a+1帧的第m个正常状态的转移代价值M_mk；

（5f）更新第a+1帧的第m个正常状态的关联状态为k，更新第a+1帧的第m个正常状态的代价值为M_mk，并将这两种状态量进行保存；

（5g）判断a是否等于l-1，若是则执行步骤（6），否则a取值加1，返回步骤（5b）；

（6）搜索目标航迹