[发明专利]基于稀疏恢复空时谱估计的高频雷达目标检测方法

说明书

本发明提供一种新的高频地波雷达目标检测方法。针对时空级联方案对于空时二维信息利用不足，引入空时联合估计理论来优化检测流程。针对空时联合估计中快拍数数不足问题，引入多快拍稀疏恢复理论。本发明建立了一套基于稀疏恢复空时谱估计的宽波束高频地波雷达目标检测方法，解决了单站高频地波雷达海杂波区目标检测的技术难题，同时优化了密集舰船背景下的多目标检测性能。

技术领域

本发明属于雷达领域，尤其涉及高频雷达一阶海杂波区目标检测及多目标检测增强技术，具体为一种基于稀疏恢复空时谱估计的高频雷达目标检测方法。

背景技术

高频地波雷达作为一种新兴的海洋监测技术，具有超视距、大范围、全天候以及低成本等优点，被认为是一种能实现对各国专属经济区监测进行有效监测的高科技手段。各临海发达国家均进行了研发投入，并实施了多年的对比验证和应用示范。而海洋监管不仅只是主权保护，也同样包括搜索和救援(马航事件)，以及交通管理等。而传统的监控手段却受到很多物理限制。比如，岸基微波雷达只能够沿视距传播，探测距离受到较大限制。卫星传感器(比如合成孔径雷达)的时间分辨率较低，不能实现全天候观测。高频地波雷达在海洋监管方面有着比传统手段有显著优势。

但高频雷达严重的海杂波干扰直接影响中小尺寸船只的探测，甚至出现完全掩盖目标回波的情况。尤其是对于小型阵列宽波束雷达而言，复杂的海杂波信号更无法通过简单的方法来有效抑制，使得杂波区目标难以有效检测。为增强雷达对于杂波区目标的检测能力，减少目标大量漏检的情况，通常有两种处理方法：1)多站模式，J.Hostmann和Roarty.H等人通过多套雷达系统在不同方位观测，

依赖视向角引起的多普勒频移变化来检测目标，详见文章[1]；

2)多频模式，D.M.Fernandez等人通过单套雷达多波段同时工作，依赖多普勒频移、一阶海杂波频移与波长的关系差异来检测目标，详见文章[2]。

但上述方法均要求对系统有所改进，通过增加站点数或频点数来增强探测性能。为降低成本，需要探究在不增加复杂性的情况下优化探测性能的方法。对于海杂波区的目标检测，国内关键[3]等人和加拿大的Thayaparan[4]等人都提出了基于目标与杂波的时频调制特征差异的检测方法，取得了一定效果。

[1]S.Maresca,P.Braca,J.Horstmann et al.,“Maritime Surveillance UsingMultiple High-Frequency Surface-Wave Radars,”IEEE Trans.Geosci.Remote.,vol.52,no.8,pp.5056-5071,Aug,2014.

[2]D.M.Fernandez,J.F.Vesecky,D.E.Barrick et al.,“Detection of Shipswith Multi-Frequency and CODAR SeaSonde HF Radar Systems,”Can J Remote Sens,vol.27,no.4,pp.277-290,2001.

[3]GUAN J,CHEN X L,HUANG Y,et al.Adaptive fractional Fouriertransform-based detection algorithm for moving target in heavy sea clutter[J].IET Radar Sonar Nav.,2012,6(5):389-401.

[4]ZHANG Y,QIAN S,THAYAPARAN T.Detection of a manoeuvring air targetin strong sea clutter via joint time-frequency representation[J].IET SignalProcess.,2008,2(3):216-22.