[发明专利]基于多普勒引导的多帧联合小目标双重检测方法

说明书

本发明公开了一种基于多普勒引导的多帧联合小目标双重检测方法，主要解决现有技术不适用于在高分辨模式下检测海面小目标的问题。其实现步骤为：1)获取回波数据，并将回波数据沿着脉冲维进行相干处理得到数据矩阵z；2)利用数据矩阵z计算广义似然比门限检测器的检测统计量矩阵ξ₁和多普勒通道矩阵3)计算第一重检测门限T₁并重新设置ξ₁和4)利用多普勒引导信息设计方向匹配滤波器；5)利用方向匹配滤波器和重新设置的数据矩阵ξ₁′，计算待检测单元d的检验统计量ξ，并计算第二重检测门限T；6)通过比较检验统计量ξ和第二重检测门限T的大小判断出目标是否存在。本发明提高了雷达检测性能，降低了虚警概率，可用于检测海面小目标。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种小目标检测方法，可用于海面小目标的识别与跟踪。

背景技术

海杂波背景下的目标检测研究在军事、民用方面均具有广阔的应用前景。岸基雷达和机载雷达通常工作在高分辨、快扫描模式下。其中快扫描模式下雷达在每个波位获得的脉冲数在10个以下。在距离分辨率较高、脉冲数较少的情况下，海面目标检测的难度较高。而扫描内出现的海尖峰效应更加大了海面目标检测的难度。

文献He,Y.,Guan,J.:Meng,X.W.et al.:‘Radar target detection and CFARprocessing’,(Tsinghua University Press,2011,2st edn.),pp.30-50和文献Watts,S.:‘Cell-averaging CFAR gain in spatially correlated K-distributed clutter’,IEEERadar Sonar Navig.,1996,143,pp.321-327提出的各类基于能量的恒虚警检测方法，这种方法由于容易实现、计算速度快被广泛应用于雷达目标检测中。基于能量的恒虚警检测方法在海杂波统计特性未知、脉冲数较少的情况下仍可使用。但是，在距离高分辨的情况下，微弱目标的回波更易被淹没在强的海杂波中导致雷达获得的信杂比降低，而当信杂比较低时，基于能量的恒虚警检测方法的检测性能很差。而且，基于能量的恒虚警检测方法也不能减少海尖峰效应带来的大量虚警。基于这些不足，导致该基于能量的恒虚警检测方法难以完成检测任务。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于多普勒引导的多帧联合小目标双重检测方法，以在距离高分辨模式下降低虚警概率，提高对海面目标的检测性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)利用雷达发射机发射连续的脉冲信号，雷达接收机接收M×I×N维的回波数据矩阵X，其中，M表示帧数即扫描数，I表示距离单元数，N表示积累脉冲数；

(2)利用回波数据矩阵X沿着脉冲维求不同多普勒通道下的广义似然比线性门限检测器的检测统计量，计算数据矩阵Z，其中，数据矩阵Z的第m行i列n页的数据为Z(m,i,n)：

X(m,i)表示回波数据矩阵X的第m行i列的回波数据；λ表示逆高斯纹理下的形状参数；η表示逆高斯纹理下的尺度参数；M(m,i)表示回波数据矩阵X的第m行i列的回波数据的散斑协方差矩阵；p(f_n)表示多普勒频率f_n下的多普勒导向矢量。

(3)对数据矩阵Z沿着多普勒通道维进行如下处理：

(3a)计算广义似然比线性门限检测器的最大检测统计量矩阵ξ₁，其中统计量矩阵ξ₁的第m行i列的数据为ξ₁(m,i)：

(3b)计算最大检验统计量对应的多普勒通道矩阵其中多普勒通道矩阵的第m行i列的数据为