[发明专利]一种杂波环境中信号失配时的扩展目标检测方法

说明书

本发明提供一种杂波环境中信号失配时的扩展目标检测检测方法，包括如下步骤：利用采样协方差矩阵分别对信号矩阵及待检测数据进行准白化；确定可调参数初始值；根据信号子空间维数和目标扩展维度大小，利用准白化后的信号矩阵和准白化后的待检测数据构造检测统计量；对检测统计量和检测门限进行比较：若检测统计量大于检测门限，则判决目标存在；反之，则判决目标不存在。本发明具有灵活的失配信号检测能力，既可实现对失配信号的抑制，也可实现对失配信号的稳健检测；同时具有恒虚警特性，无需额外的恒虚警处理步骤。

技术领域

本发明涉及一种杂波环境中信号失配时的扩展目标检测方法，尤其适用于多通道有源相控阵雷达。

背景技术

目标检测是雷达最基本、最主要的功能之一。随着雷达性能的提升，雷达的分辨力不断提高，目标在距离维往往呈现出扩展特性，尤其对于大型目标，例如战略轰炸机或大型海面舰船。此外，由于阵元误差及干扰信号的存在，实际中时常存在信号失配现象，即系统假定值与真实值不一致。

根据信号失配的原因不同，所需要的目标检测也不同。若信号失配是由阵元误差引起，则需要具有稳健性能的检测方法。相反地，若信号失配由干扰引起，则需要具有失配敏感特性的检测方法。而现有检测方法对失配性能的检测性能固定，不能根据需要调整对失配信号的检测特性。

发明内容

本发明目的在于解决杂波环境中存在信号失配时的扩展目标检测问题，设计对失配信号具有灵活调控特性的检测方法。

本发明提出如下的技术方案，一种杂波环境中信号失配时的扩展目标检测方法，包括如下步骤：

利用采样协方差矩阵分别对信号矩阵及待检测数据进行准白化；

确定可调参数初始值；

根据信号子空间维数和目标扩展维度大小，利用准白化后的信号矩阵和准白化后的待检测数据构造检测统计量；

对检测统计量和检测门限进行比较：若检测统计量大于检测门限，则判决目标存在；反之，则判决目标不存在。

进一步地，根据利用采样协方差矩阵分别对信号矩阵及待检测数据进行准白化中，采样协方差矩阵为：其中，x_l为第l个训练样本，其维数为N×1，N为系统通道数，L为训练样本数，上标(·)^H表示共轭转置操作。

进一步地，根据利用采样协方差矩阵分别对信号矩阵及待检测数据进行准白化中，并且对信号矩阵和待检测数据进行准白化分别通过下述两式实现：和其中，S^-1/2＝UL^-1/2U^H，U为S的特征矩阵，由特征分解得到，diag(·)表示对角矩阵，λ_n为S的第n个特征值，H为N×p维信号矩阵，X为N×K维待检测数据。

进一步地，根据确定可调参数初始值：当系统需用稳健检测时，在[0,0.5]之间选择；当系统需用失配敏感检测时，在[1.1,2.5]之间选择。

进一步地，根据信号子空间维数和目标扩展维度的大小，利用准白化后的信号矩阵和准白化后的待检测数据构造检测统计量：当信号子空间维数大于或等于目标扩展维数时，检测统计量的表达式为：当信号子空间维数小于目标扩展维数时，检测统计量的表达式为：其中，λ_max[·]表示矩阵的最大特征值，上标(·)^H表示矩阵的共轭转置，I_K表示K×K维单位矩阵，上标(·)^-1表示矩阵的逆，γ表示可调参数。

进一步地，根据判决结果调节可调参数：当需要失配敏感检测且检测不到目标时，适当减小可调参数；当需要稳健检测且检测到的目标信号较强时，适当增加可调参数。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：