廣義帕累托雜波下稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種廣義帕累托雜波下稀疏距離擴(kuò) 展雷達(dá)目標(biāo)的檢測方法，適用于寬帶高分辨雷達(dá)目標(biāo)檢測。
【背景技術(shù)】
[0002] 在近幾十年內(nèi)，低分辨率雷達(dá)在不同雜波背景下的點(diǎn)狀目標(biāo)自適應(yīng)檢測已經(jīng)被廣 泛地研究。然而，現(xiàn)代寬帶高分辨率雷達(dá)（HRR)能夠解析出雷達(dá)距離擴(kuò)展目標(biāo)的獨(dú)立散射 中心，寬帶高分辨率雷達(dá)能夠捕獲大量的雷達(dá)目標(biāo)散射形狀的細(xì)節(jié)信息，用于進(jìn)行雷達(dá)目 標(biāo)的分類、識別和成像。然而，由于海尖峰的出現(xiàn)使得雜波的統(tǒng)計(jì)特性不能再用高斯隨機(jī)過 程建模描述，進(jìn)而使得寬帶高分辨率雷達(dá)下的雜波模型隨之變得非常復(fù)雜。
[0003] 現(xiàn)代寬帶高分辨率雷達(dá)通常工作在雜波環(huán)境下。一般來說，云、雨、霧、陸地以及海 洋表面的回波比接收器的噪聲要大很多，雜波環(huán)境下的距離雷達(dá)目標(biāo)檢測器在近幾年被廣 泛研究，研究人員致力于研究高斯雜波和K分布雜波下的距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)各自的檢測性 能，K分布已被證實(shí)在大多數(shù)情況下對于雜波是很好的模型。然而，海尖峰的出現(xiàn)使標(biāo)準(zhǔn)K 分布在重拖尾區(qū)域的擬合效果很差，混合分布如已知的K分布雖提高了水平極化雜波的擬 合程度，但是KK分布卻需要更多的參數(shù)去描述雜波。
[0004] 近些年，研究人員提出用廣義帕累托分布（GP)來描述海雜波，特別是對于在低擦 地角高分辨率情況下的海雜波，帕累托雜波下的距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的自適應(yīng)檢測器也相繼 (RST-GLRT)被提出，其中認(rèn)為每個(gè)距離單元的雜波紋理分量服從獨(dú)立同分布（IIID)。然 而，對于每個(gè)距離單元的紋理分量一致的均勻雜波環(huán)境，距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的廣義似然比 檢測器檢測效果會明顯下降；并且，非起伏稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的散射體可能只占據(jù)雷 達(dá)目標(biāo)距離擴(kuò)展范圍的一節(jié)，使得雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的振幅估計(jì)方法也需要重新考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種廣義帕累托雜波背景 下的自適應(yīng)稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的檢測方法，該方法能夠克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，并 能夠提高寬帶高分辨率雷達(dá)目標(biāo)的檢測性能。
[0006] 為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007] -種廣義帕累托雜波下稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的檢測方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1，雷達(dá)目標(biāo)的檢測模型采用二元假設(shè)法描述如下：
[0009]
[0010] 其中，H。表示假設(shè)無雷達(dá)目標(biāo)存在，Hi表示假設(shè)有雷達(dá)目標(biāo)存在，zk，表示被用來參 考的第k'個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)，zk，，表示第k"個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù) 據(jù)，zk表示第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)，ck，表示第k'個(gè)距離單元雷達(dá)回波 數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)的海雜波回波，ck，，表示第k"個(gè)距離單元雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的海雜波回波，(^表 示第k個(gè)距離單元雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)的海雜波回波，sk表示第k個(gè)距離單元雷達(dá)回 波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)的雷達(dá)目標(biāo)回波，K表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)， R表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)；
[0011] 步驟2,分別設(shè)定包含雷達(dá)目標(biāo)的雷達(dá)目標(biāo)信號和包含海雜波的海雜波信號，并根 據(jù)步驟1所述的雷達(dá)目標(biāo)檢測模型，對所述雷達(dá)目標(biāo)信號進(jìn)行建模，得到第k個(gè)距離單元的 雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的所述雷達(dá)目標(biāo)信號的數(shù)學(xué)模型sk;對所述海雜波信號進(jìn)行 建模，得到第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的所述海雜波信號的復(fù)合高斯 向量ck;其中，ke{1，2,…，K}，K表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)；
[0012] 步驟3,根據(jù)第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的雷達(dá)目標(biāo)信號的 數(shù)學(xué)模型Sk和第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的海雜波信號的復(fù)合高斯 向量ck，并利用Neyman-Pearson準(zhǔn)貝lj，得到第1個(gè)距離單元~第K+R個(gè)距離單元雷達(dá)回波 數(shù)據(jù)對應(yīng)的似然比檢測統(tǒng)計(jì)量A(1:K+R);其中，ke{1，2，一，1(}，1(表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的 主要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)，R表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)；
[0013] 步驟4,利用第1個(gè)距離單元~第K+R個(gè)距離單元雷達(dá)回波數(shù)據(jù)對應(yīng)的似然比檢測 統(tǒng)計(jì)量Λ(1:K+R)，得到均勻帕累托雜波的距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)檢測器；
[0014] 步驟5,根據(jù)均勻帕累托雜波的距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)檢測器，分別得到均勻帕累托雜 波距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的廣義似然比檢測器和均勻帕累托雜波非起伏稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目 標(biāo)的廣義似然比檢測器；
[0015] 步驟6,根據(jù)均勻帕累托雜波距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的廣義似然比檢測器和均勻帕累 托雜波非起伏稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的廣義似然比檢測器，設(shè)定所述雷達(dá)目標(biāo)的虛警概率 PFA，然后計(jì)算得到雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的似然比檢測器的檢測門限T;
[0016] 步驟7,根據(jù)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的似然比檢測器的檢測門限T，選取雷達(dá)回波數(shù)據(jù)中第 k"個(gè)距離單元為檢測單元，計(jì)算該檢測單元的檢測統(tǒng)計(jì)量Λ，再將該檢測單元的檢測統(tǒng)計(jì) 量Λ與雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的似然比檢測器檢測門限Τ進(jìn)行比較，判斷該檢測單元中是否存在所 述雷達(dá)目標(biāo)；
[0017] 如果Λ彡Τ，說明該檢測單元中存在所述雷達(dá)目標(biāo)；如果Λ〈Τ，則說明該檢測單元 中沒有所述雷達(dá)目標(biāo)，進(jìn)而獲知雷達(dá)回波數(shù)據(jù)中每一個(gè)距離單元存在的所述雷達(dá)目標(biāo)；
[0018] 其中，k"e{1，2，*"，1(，1(+1，*"，1(+1?}，1(表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的距離 單元個(gè)數(shù)，R表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)。
[0019] 本發(fā)明的有益效果為：
[0020] 第一，本發(fā)明在帕累托雜波環(huán)境下，利用均勻雜波的紋理分量均勻性，與傳統(tǒng)的距 離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)廣義似然比檢測器（RST-GLRT)相比有更好的檢測性能；
[0021] 第二，本發(fā)明提出了一種寬帶非起伏模型的振幅估計(jì)方法，該方法有效提高了對 振幅的估計(jì)準(zhǔn)確度，進(jìn)而提高了檢測器的檢測性能。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023] 圖1為本發(fā)明的一種廣義帕累托雜波下稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的檢測方法實(shí)現(xiàn) 流程圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明與傳統(tǒng)檢測器在形狀參數(shù)v= 2條件下的檢測性能對比圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明與傳統(tǒng)檢測器在形狀參數(shù)v= 16條件下的檢測性能對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 參照圖1，為本發(fā)明的一種廣義帕累托雜波下稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的檢測方法 實(shí)現(xiàn)流程圖，該種廣義帕累托雜波下稀疏距離擴(kuò)展雷達(dá)目標(biāo)的檢測方法，包括以下步驟：
[0027] 步驟1，采用二元假設(shè)法描述雷達(dá)目標(biāo)檢測問題，其表述如下：
[0028]
<1>
[0029] 其中，H。表示假設(shè)無雷達(dá)目標(biāo)存在，Hi表示假設(shè)有雷達(dá)目標(biāo)存在，zk，表示被用來參 考的第k'個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)，zk，，表示第k"個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù) 據(jù)，zk表示第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)，ck，表示第k'個(gè)距離單元雷達(dá)回波 數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)的海雜波回波，ck，，表示第k"個(gè)距離單元雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的海雜波回波，(^表 示第k個(gè)距離單元雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)的海雜波回波，sk表示第k個(gè)距離單元雷達(dá)回 波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)的雷達(dá)目標(biāo)回波，K表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)， R表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的次要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)。
[0030] 步驟2,分別設(shè)定包含雷達(dá)目標(biāo)的雷達(dá)目標(biāo)信號和包含海雜波的海雜波信號，并根 據(jù)步驟1所述的雷達(dá)目標(biāo)檢測模型，對所述雷達(dá)目標(biāo)信號進(jìn)行建模，得到第k個(gè)距離單元的 雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的所述雷達(dá)目標(biāo)信號的數(shù)學(xué)模型Sk;對所述海雜波信號進(jìn)行 建模，得到第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的所述海雜波信號的復(fù)合高斯 向量Ck;其中，ke{1，2,…，K}，K表示雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含的距離單元個(gè)數(shù)。
[0031] 2. 1設(shè)定包含雷達(dá)目標(biāo)的雷達(dá)目標(biāo)信號，并根據(jù)步驟1所述的雷達(dá)目標(biāo)檢測模型， 對所述雷達(dá)目標(biāo)信號建模，得到第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含所述雷達(dá) 目標(biāo)信號的數(shù)學(xué)模型sk。
[0032] 具體地，第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)包含所述雷達(dá)目標(biāo)信號的數(shù) 學(xué)模型Sk，其具體表達(dá)式為：
[0033] sk=akp
[0034] 其中，假設(shè)所述雷達(dá)目標(biāo)信號沒有多普勒偏移和距離游走效應(yīng)，^如表 示第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)的復(fù)振幅，rk表示第k個(gè)距離單元的雷達(dá)回 波數(shù)據(jù)的主要數(shù)據(jù)的振幅，表示第k個(gè)距