[发明专利]基于形态成分分析的海面微动目标检测和特征提取方法

摘要

本发明涉及一种基于形态成分分析的海面微动目标检测和特征提取方法，属于雷达信号处理和检测技术领域。本发明的方法包括以下步骤：1)海杂波稀疏表示；2)海杂波稀疏域抑制；3)微动目标回波信号稀疏表示；4)微动目标信号稀疏域检测；5)微动特征参数估计。与传统的海面目标检测方法相比，本发明充分利用海杂波和微动目标回波信号组成成分的形态差异性，对不同的源信号采用不同的字典进行稀疏表示，具有区分海杂波与微动目标的能力，并且在抑制海杂波的同时积累更多的信号能量，改善信杂比，具有在强海杂波中检测微动目标和估计微动特征参数的能力，为海面弱目标检测和特征提取提供了新的途径，具有推广应用价值。

主权项

基于形态成分分析的海面微动目标检测和特征提取方法，其特征在于包括以下技术措施：步骤一、海杂波稀疏表示：在接收端，将接收并经过放大和解调处理后得到的同一距离单元内的雷达回波信号进行分段，得到多个相邻时间段的雷达回波信号，计算由Fourier变换(Fourier Transform，FT)构造的频域稀疏信号字典，并对分段雷达回波信号进行稀疏分解，得到海杂波在FT字典下的分解系数；步骤二、海杂波稀疏域抑制：将不同时间段的海杂波稀疏分解系数形成二维稀疏解能量分布图并与频域海杂波统计阈值进行比较，若信号幅值低于统计阈值，直接对预处理后的雷达回波信号执行步骤三，此时存在两种可能：一种是该距离单元为海杂波单元且海杂波较弱，另一种是该距离单元为目标单元但其回波信号和海杂波均很微弱，如远距离观测情况；若信号幅值高于统计阈值，则保留高于统计阈值的信号幅值，搜索峰值，峰值坐标对应海杂波在字典中匹配的原子，进而得到海杂波的稀疏表示，即多个单频信号的叠加；将预处理后的雷达回波信号与海杂波的稀疏表示相减，达到抑制海杂波的目的；步骤三、微动目标回波信号稀疏表示：根据微动目标回波信号形式计算由Chirp基构造的过完备原子字典，并对海杂波抑制后的回波信号进行稀疏分解，得到微动目标回波信号的稀疏表示，进一步改善信杂比；步骤四、微动目标信号稀疏域检测：将微动目标回波信号稀疏分解结果形成二维稀疏解能量分布图，取信号的幅值作为检测统计量，与给定虚警概率下的检测门限进行比较，如果检测统计量高于门限值，判决为存在微动目标信号，否则判决为没有微动目标信号，继续处理后续的检测单元，进行步骤一至步骤四的运算；步骤五、微动特征参数估计：在微动目标检测后的二维稀疏解能量分布图中采用分级搜索的方法搜索峰值，降低搜索运算量，将峰值坐标对应的频率和调频率作为微动特征的参数估计值。