[发明专利]一种基于组合凸包的海面小目标特征检测方法

权利要求书

1.一种基于组合凸包的海面小目标特征检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、假设雷达在一个距离单元接收到连续N个脉冲，这N个脉冲构成一个观测向量z＝[z(1),z(2),...,z(N)]^T，称为待检测单元CUT；同时，获得CUT周围P个参考单元的观测向量z_p,p＝1,2,...,P，构建目标检测问题；

S2、将S1中的CUT观测向量z和参考单元的观测向量z_p转换到频域，计算得到多普勒幅度频谱；利用参考单元的频谱向量，对CUT的频谱向量进行白化处理，获得白化频谱；

S3、在时域中，对S1中观测向量进行分段处理，将每一段脉冲回波的平均幅度值设为加权因子，计算相对加权平均振幅；

在频域中，对S2中的频谱和白化频谱，分别提取相对变差系数和衡量白化峰高比两个特征，衡量频谱的几何差异性；

S4、将S3中提取的三个特征，构建三维特征空间，形成特征向量ξ，作为检验统计量；

S5、在给定虚警率的条件下，首先采用聚类算法将海杂波训练样本划分为K个簇，然后对每个簇进行凸包算法，最后将K个凸包进行组合，形成了最终的非凸判决区域Ω；

S6、计算检验统计量ξ和判决区域Ω的位置，判断出观测向量z中是否存在目标：

如果ξ∈Ω，则表明观测向量z含有目标回波；

如果则表明观测向量z不含有目标回波。

2.根据权利要求1所述的基于组合凸包的海面小目标特征检测方法，其特征在于：S1中将目标检测问题归为以下的二元假设检验问题：

其中，c表示海杂波向量，s表示目标向量，c_p表示第p个单元是海杂波向量，H₀假设表示观测向量只含有海杂波，H₁假设表示观测向量含有目标；

检测的本质就是判断CUT观测向量属于哪一类，将检测问题看成是一个两分类问题，H₀假设为第一类，H₁假设为第二类。

3.根据权利要求2所述的基于组合凸包的海面小目标特征检测方法，其特征在于：对于S1中的CUT观测向量z，计算所得多普勒幅度频谱为：

其中，f表示频率变量，f_r是脉冲重复频率，exp(.)表示指数函数；

对CUT的频谱进行白化处理，白化谱WS按照下式计算：

其中，Z_p(f)表示第p个参考单元的多普勒幅度频谱。

4.根据权利要求3所述的基于组合凸包的海面小目标特征检测方法，其特征在于：包括提取时域特征：

基于海杂波和目标短时间序列不变的假设，首先将S1中观测向量分为Q段

其中，L表示每段脉冲数，满足L×Q＝N，加权平均幅度WAA定义为：

其中，ω_q表示第q段的加权因子，相对加权平均幅度RWAA定义为：

提取频域特征：

为了衡量海杂波和含目标回波频谱的几何差异性，定义相对变异系数RCV为：

其中，CV为变异系数CV用来描述频谱波动的差异，按照下式计算：

对于S2中的白化频谱，定义白化峰高比WPHR为：

其中，#Θ表示集合Θ中元素数量的运算符，集合Θ由下式给出：

Θ＝[-f_r/2,f_max-Δ]∪[f_max+Δ,f_r/2]

其中，f_max是具有最大白化频谱的频率值，Δ是f_max周围的受保护区域。