[发明专利]基于测地法坐标的流形滤波杂波抑制方法、装置和设备

说明书

本申请涉及基于测地法坐标的流形滤波杂波抑制方法、装置和设备，该方法包括：获取待处理的雷达回波信号并进行匹配滤波处理，得到回波信号矩阵并划分出多个距离脉冲单元；利用汉明窗分别构建各距离脉冲单元对应的协方差矩阵；分别计算各协方差矩阵的测地法坐标后将各测地法坐标向量化后利用PCA算法降维成相应的三维向量，在三维空间进行可视化并根据可视化结果在三维空间中确定杂波抑制区域；利用流形滤波器对所有的协方差矩阵进行矩阵变换处理，得到杂波抑制后的目标协方差矩阵；将目标协方差矩阵的迹作为相应回波信号矩阵的元素值，得到最终的杂波抑制结果。达到了大幅提高复杂背景下的目标检测性能的目的。

技术领域

本发明属于雷达目标检测技术领域，涉及一种基于测地法坐标的流形滤波杂波抑制方法、装置和设备。

背景技术

雷达目标检测是对雷达信号进行处理，从而判断目标回波是否存在的过程。雷达目标检测技术应用广泛，在空中和海面目标预警探测等公共和国防安全领域发挥着巨大的作用。然而，在复杂背景目标检测问题中，目标回波通常淹没于海面、地面等强杂波背景之中，给目标检测带来巨大挑战。因此，稳健高效的杂波抑制方法，是实现复杂背景下目标检测中的关键技术。

传统的杂波抑制方法，通常是利用目标回波与杂波的能量差异来进行区分，或者利用目标回波与杂波的多普勒频率差异来进行区分，从而通过相应处理实现杂波抑制。然而，在实现本发明的过程中，发明人发现基于能量差异的杂波抑制方法，采用设置经验阈值的方式来筛除部分杂波，但是该方式无法抑制信号中的强杂波。因此，基于能量差异的杂波抑制方法无法有效提升复杂背景下的目标检测性能。基于多普勒频率差异的方法，通过对雷达信号进行快速傅立叶变换处理，去除杂波多普勒频率对应分量，从而实现杂波抑制。而当目标运动速度较慢时，目标多普勒频率与杂波多普勒频率相近，利用快速傅立叶变换处理不能有效分离目标回波与杂波，从而无法抑制杂波以提升检测性能。综上，传统的杂波抑制方法仍存在着复杂背景下目标检测性能不高的技术问题，急需一种稳健有效的杂波抑制方法来提升复杂背景下的目标检测性能。

发明内容

针对上述传统方法中存在的问题，本发明提出了一种能够大幅提高复杂背景下的目标检测性能的基于测地法坐标的流形滤波杂波抑制方法、一种基于测地法坐标的流形滤波杂波抑制装置、一种雷达信号处理设备以及一种计算机可读存储介质。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

一方面，提供一种基于测地法坐标的流形滤波杂波抑制方法，包括步骤：

获取待处理的雷达回波信号；

对雷达回波信号进行匹配滤波处理，得到回波信号矩阵并将回波信号矩阵划分出多个距离脉冲单元；

利用汉明窗分别构建各距离脉冲单元对应的协方差矩阵；

分别计算各协方差矩阵的测地法坐标；

分别将各测地法坐标向量化后利用PCA算法降维成相应的三维向量，在三维空间对各三维向量进行可视化；

根据各三维向量的可视化结果在三维空间中确定杂波抑制区域；

根据三维空间确定流形滤波器，利用流形滤波器对所有的协方差矩阵进行矩阵变换处理，得到杂波抑制后的目标协方差矩阵；

将目标协方差矩阵的迹作为相应回波信号矩阵的元素值，得到最终的杂波抑制结果。

在其中一个实施例中，利用汉明窗分别构建各距离脉冲单元对应的协方差矩阵的步骤，包括：

分别对每一个距离脉冲单元取同一距离相邻脉冲的前后各设定数量个向量，构成每个距离脉冲单元分别对应的复向量；

分别为每个复向量乘以汉明窗后，构建每个距离脉冲单元对应的协方差矩阵。

在其中一个实施例中，分别计算各协方差矩阵的测地法坐标的步骤，包括：