[发明专利]基于前-后向收益参考粒子滤波的海面小目标检测方法

摘要

本发明公开了一种基于前‑后向收益参考粒子滤波的海面小目标检测方法，主要解决现有技术不适用于检测海面低速漂浮小目标的问题。其实现步骤为：1)获取回波数据并对其分块；2)在回波数据块中选取待检测距离单元S_d并将其分为待检测子单元；3)计算该S_d的瞬时频率曲线函数估计；4)计算第k个待检测子单元z_k的多普勒导向矢量h和协方差矩阵估计5)利用该h和计算z_k的广义似然比检验统计量；6)累加所有待检测子单元的广义似然比检验统计量得到S_d的检验统计量ξ_k；7)计算检测门限T_ξ；8)通过比较ξ_k和T_ξ的大小判断出目标是否存在。本发明提高了雷达检测性能，可用于检测海面漂浮小目标。

主权项

1.一种基于前‑后向收益参考粒子滤波的海面小目标检测方法，包括：(1)利用雷达发射机发射连续的脉冲信号，雷达接收机接收Q×M维的回波数据X，其中，Q表示回波数据的积累脉冲数，M表示回波数据的距离单元数；(2)将回波数据X沿着脉冲维等分为A个N×M维的回波数据块：X1,X2…,Xa,…,XA，其中，Xa表示第a个回波数据块，N表示脉冲数；(3)选取第a个回波数据块Xa的第d个距离单元为待检测距离单元Sd，将待检测距离单元Sd等分为B个待检测子单元：z1,z2…,zb,…,zB，其中，zb表示第b个待检测子单元，为J维列向量；(4)计算待检测距离单元Sd的瞬时频率曲线函数估计：(4.1)在每一个待检测子单元所属的多普勒频率范围内均匀采样产生W个粒子，共产生W×B个粒子；(4.2)利用广义似然比线性门限检测器计算每个粒子的收益，其中第b个待检测子单元zb中第g个粒子的收益表示为Ib,g；(4.3)利用粒子的收益计算待检测子单元z_b中第n个粒子的总收益其中，Ib+1,g表示第b+1个待检测子单元zb+1中第g个粒子的收益，当b＝B时，Ib+1,g＝0；(4.4)根据总收益确定重采样权值(4.5)根据总收益和重采样权值以总收益最大为估计准则，利用粒子滤波方法，得到目标信号的前向状态向量估计:(4.6)以最后一个待检测子单元z_B中的粒子‑收益集合作为初始粒子‑收益集合，以总收益最大为估计准则，将回波数据逆序代入粒子滤波方法，得到目标信号的状态向量估计其中，表示目标信号在待检测子单元z_b的状态向量估计，表示待检测子单元z_b左端点的多普勒频率估计值，表示待检测子单元z_b右端点的多普勒频率估计值；(4.7)计算待检测单元S_d的瞬时频率曲线函数估计其中，t表示自变量时间，tr表示雷达脉冲周期，表示待检测子单元z_b的瞬时频率曲线函数估计的斜率，表示待检测子单元z_b左端点的多普勒频率估计值，表示待检测子单元z_b右端点的多普勒频率估计值；(5)利用待检测单元S_d的瞬时频率曲线函数估计计算第k个待检测子单元z_k的多普勒导向矢量h；(6)计算待检测子单元zk的协方差矩阵估计(7)利用多普勒导向矢量h和协方差矩阵估计计算待检测子单元zk的广义似然比检验统计量ε_k：其中，上标‑1表示取逆，上标H表示取共轭转置，|·|表示取模值，λ表示逆伽马分布海杂波纹理分量的形状参数，η表示逆伽马分布海杂波纹理分量的尺度参数；(8)重复步骤(5)到步骤(7)，从k＝1直至k＝B，将得到的B个广义似然比检验统计量累加，求得待检测距离单元Sd的检验统计量ξd：(9)根据系统给定的虚警概率p，通过蒙特卡罗实验计算检测门限Tξ；(10)通过比较检验统计量ξd和检测门限Tξ的大小判断出目标是否存在：如果ξd≥Tξ，则表明待检测距离单元Sd有目标，如果ξd＜Tξ，则表明待检测距离单元Sd没有目标。