本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理，具體涉及一種基于wald的干擾加雜波背景下距離擴(kuò)展目標(biāo)檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著雷達(dá)技術(shù)的飛速發(fā)展，雷達(dá)信號(hào)處理作為雷達(dá)系統(tǒng)的核心組成部分，其重要性日益凸顯。特別是在現(xiàn)代交通監(jiān)控(如vtsl雷達(dá)系統(tǒng))中，其核心技術(shù)有三個(gè)：第一是雷達(dá)信號(hào)處理及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，第二是固態(tài)收發(fā)機(jī)技術(shù)，逐步替代磁控管并實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化，第三是配相控陣天線(xiàn)的多功能vts雷達(dá)技術(shù)。雷達(dá)信號(hào)處理不僅關(guān)乎雷達(dá)的基本探測(cè)能力，還直接影響到雷達(dá)在復(fù)雜環(huán)境下的檢測(cè)精度與抗干擾能力。

2、在雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域中，高距離分辨率雷達(dá)會(huì)將空間中的目標(biāo)分解成多個(gè)散射點(diǎn)，在雷達(dá)徑向上的多個(gè)散射點(diǎn)分布在不同的距離單元中，形成距離擴(kuò)展目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)距離擴(kuò)展目標(biāo)的有效檢測(cè)。這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，得益于雷達(dá)脈沖壓縮等寬帶技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有效解決了傳統(tǒng)雷達(dá)在探測(cè)距離與探測(cè)精度之間的矛盾，確保了高距離分辨率，從而使得距離擴(kuò)展目標(biāo)檢測(cè)成為研究的熱點(diǎn)。

3、然而，寬帶雷達(dá)在實(shí)際應(yīng)用中面臨的挑戰(zhàn)同樣不容忽視。一方面，隨著電子對(duì)抗技術(shù)的不斷進(jìn)步，雷達(dá)系統(tǒng)面臨著來(lái)自有意電子干擾措施和無(wú)意電磁干擾的復(fù)雜外部環(huán)境的威脅；另一方面，雷達(dá)回波中目標(biāo)之外的雜波也增加了目標(biāo)檢測(cè)的難度。這些復(fù)雜外部環(huán)境的存在，要求雷達(dá)系統(tǒng)必須具備更強(qiáng)的抗干擾與雜波抑制能力。

4、為了提高寬帶雷達(dá)在干擾和雜波共存的復(fù)雜環(huán)境下的檢測(cè)性能，提出基于wald的干擾加雜波背景下距離擴(kuò)展目標(biāo)檢測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提出了基于wald的干擾加雜波背景下距離擴(kuò)展目標(biāo)檢測(cè)方法。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種基于wald的干擾加雜波背景下距離擴(kuò)展目標(biāo)檢測(cè)方法，包括以下步驟：

4、步驟1：從kp個(gè)待檢測(cè)距離單元獲取待檢測(cè)數(shù)據(jù)作為主數(shù)據(jù)，從與被檢測(cè)單元鄰近的無(wú)目標(biāo)距離單元獲取ks個(gè)不含目標(biāo)信號(hào)的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)；對(duì)目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)進(jìn)行子空間建模，將雜波建模為均值為零具有未知正定雜波協(xié)方差矩陣的復(fù)高斯分布，并建立二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停?/p>

5、步驟2：利用雜波協(xié)方差矩陣的斜對(duì)稱(chēng)性對(duì)所構(gòu)建的二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行變換，對(duì)變換后的二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行降維處理，得到新的二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停缓髽?gòu)建主數(shù)據(jù)與輔助數(shù)據(jù)的聯(lián)合概率密度函數(shù)；

6、步驟3：對(duì)所述聯(lián)合概率密度函數(shù)中未知參數(shù)進(jìn)行最大似然估計(jì)，構(gòu)建兩步法wald檢驗(yàn)下的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量ηrpd-2wald；

7、步驟4：根據(jù)預(yù)設(shè)的虛警概率設(shè)置檢測(cè)閾值tg，將檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量ηrpd-2wald與檢測(cè)閾值tg進(jìn)行比較，若ηrpd-2wald≥tg，則判定當(dāng)前kp個(gè)待檢測(cè)距離單元存在距離擴(kuò)展目標(biāo)；反之若ηrpd-2wald<tg，則判定當(dāng)前kp個(gè)待檢測(cè)距離單元不存在距離擴(kuò)展目標(biāo)。

8、進(jìn)一步地，所述步驟1中對(duì)目標(biāo)信號(hào)和干擾信號(hào)進(jìn)行子空間建模，雜波建模為均值為零具有未知正定協(xié)方差矩陣的復(fù)高斯分布，建立二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，具體包括：

9、

10、其中，h0表示沒(méi)有目標(biāo)信號(hào)的假設(shè)，h1表示有目標(biāo)信號(hào)的假設(shè)；rk表示第k個(gè)距離單元接收到的信號(hào)，表示雜波，p表示未知的目標(biāo)信號(hào)在子空間中的坐標(biāo)向量，qk表示干擾在子空間中的坐標(biāo)向量，表示多秩子空間矩陣，表示多秩子空間矩陣，αk表示第k個(gè)距離單元坐標(biāo)向量的值，k∈ωp≡{1,...,kp}表示主數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，k∈ωs≡{kp+1,...,kp+ks}表示輔助數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

11、進(jìn)一步地，所述步驟2中利用雜波協(xié)方差矩陣的斜對(duì)稱(chēng)性對(duì)所構(gòu)建的二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行變換然后對(duì)變換后的二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行降維處理，得到新的二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，所述新的二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑椋?/p>

12、

13、其中，

14、

15、上式中，h0表示沒(méi)有目標(biāo)信號(hào)的假設(shè)，h1表示有目標(biāo)信號(hào)的假設(shè)；xk表示在對(duì)做矩陣變換后的第k個(gè)距離單元接收到的信號(hào)，yk表示在對(duì)做矩陣變換后的第k個(gè)距離單元接收到的信號(hào)，j表示干擾子空間，qk表示干擾在子空間中的坐標(biāo)向量，nk表示高斯分布的向量，p表示未知的目標(biāo)信號(hào)在子空間中的坐標(biāo)向量，h表示信號(hào)子空間；表示做了對(duì)應(yīng)矩陣變換的信號(hào)子空間；表示做了對(duì)應(yīng)矩陣變換的干擾子空間；表示在對(duì)rk做矩陣變換后的第k個(gè)距離單元接收到的信號(hào)；表示在對(duì)rk做矩陣變換后的第k個(gè)距離單元接收到的信號(hào)，rk表示第k個(gè)距離單元接收到的信號(hào)，k∈ωp≡{1,...,kp}表示主數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，k∈ωs≡{kp+1,...,kp+ks}表示輔助數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；(·)h表示共軛轉(zhuǎn)置；表示r×1維的實(shí)數(shù)矩陣集合，表示n×1維的復(fù)數(shù)矩陣集合，其中，r∈n，n＝na×nt，表示na個(gè)天線(xiàn)陣列感測(cè)kp個(gè)距離單元，每個(gè)天線(xiàn)從每個(gè)單元收集nt個(gè)樣本。

16、進(jìn)一步地，所述步驟2中，構(gòu)建主數(shù)據(jù)與輔助數(shù)據(jù)的聯(lián)合概率密度函數(shù)，其中，h0假設(shè)聯(lián)合概率密度函數(shù)f0(rp；q)為：

17、

18、h1假設(shè)聯(lián)合概率密度函數(shù)為：

19、

20、上式中，h0表示沒(méi)有目標(biāo)信號(hào)的假設(shè)，h1表示有目標(biāo)信號(hào)的假設(shè)；kp表示待檢測(cè)數(shù)據(jù)的距離單元數(shù)；n＝na×nt，表示na個(gè)天線(xiàn)陣列感測(cè)kp個(gè)距離單元，每個(gè)天線(xiàn)從每個(gè)單元收集nt個(gè)樣本；rp為主數(shù)據(jù)矩陣；p表示未知的目標(biāo)信號(hào)在子空間中的坐標(biāo)向量；α表示坐標(biāo)向量；q表示干擾坐標(biāo)協(xié)方差矩陣；m表示雜波協(xié)方差矩陣；為p的滿(mǎn)列秩矩陣函數(shù)，h表示信號(hào)子空間，j表示干擾子空間，q∈n；為q的滿(mǎn)行秩矩陣函數(shù)；tr(·)表示矩陣的跡，(·)h表示共軛轉(zhuǎn)置，表示n×(q+1)維復(fù)數(shù)矩陣集合，表示(q+1)×kp維復(fù)數(shù)矩陣集合。

21、進(jìn)一步地，所述步驟3具體包括：

22、步驟3-1：所述聯(lián)合概率密度函數(shù)中未知參數(shù)包括雜波協(xié)方差矩陣、目標(biāo)坐標(biāo)、干擾坐標(biāo)協(xié)方差矩陣，對(duì)聯(lián)合概率密度函數(shù)中雜波協(xié)方差矩陣、目標(biāo)坐標(biāo)、干擾坐標(biāo)協(xié)方差矩陣進(jìn)行最大似然估計(jì)；

23、步驟3-2：將目標(biāo)坐標(biāo)中未知成分的最大似然估計(jì)量、轉(zhuǎn)換后的干擾坐標(biāo)協(xié)方差估計(jì)量與雜波協(xié)方差矩陣的估計(jì)量代回聯(lián)合概率密度函數(shù)，構(gòu)建兩步法wald檢驗(yàn)下的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量ηrpd-2wald。

24、進(jìn)一步地，所述步驟3-2中構(gòu)建兩步法wald檢驗(yàn)下的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量ηrpd-2wald：

25、

26、式中，tr表示矩陣的跡，(·)h表示共軛轉(zhuǎn)置；

27、主數(shù)據(jù)矩陣

28、投影矩陣

29、導(dǎo)向向量

30、輔助數(shù)據(jù)估計(jì)協(xié)方差矩陣

31、pk是矩陣的主向量；

32、其中，h表示信號(hào)子空間，表示對(duì)h進(jìn)行矩陣變換后的信號(hào)子空間，表示投影到滿(mǎn)列秩矩陣的投影矩陣，投影矩陣

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

34、(1)本發(fā)明結(jié)合降維方法與雜波協(xié)方差矩陣斜對(duì)稱(chēng)性來(lái)提高子空間干擾加高斯雜波背景下的距離擴(kuò)展目標(biāo)方向檢測(cè)器在輔助數(shù)據(jù)匱乏條件下的性能；假設(shè)干擾子空間線(xiàn)性獨(dú)立于信號(hào)子空間且兩個(gè)子空間坐標(biāo)未知，雜波分量被建模為均值為零的復(fù)高斯向量，利用降維子空間方法以及斜對(duì)稱(chēng)性變換矩陣結(jié)構(gòu)再求解出未知的雜波協(xié)方差矩陣、干擾的坐標(biāo)向量和信號(hào)的坐標(biāo)向量的最大似然估計(jì)，從而建立出rpd-2wald檢測(cè)器進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；仿真分析表明，在干擾加未知雜波背景下，所提出的距離擴(kuò)展目標(biāo)子空間檢測(cè)器的檢測(cè)性能優(yōu)于對(duì)比檢測(cè)器，且對(duì)干擾有較好的抑制作用；

35、(2)本發(fā)明將可能的有用信號(hào)對(duì)齊到一個(gè)未知方向，約束其屬于可觀(guān)測(cè)的給定子空間，在導(dǎo)向矢量不匹配的情況下解決自適應(yīng)檢測(cè)問(wèn)題；結(jié)合降維方法與雜波協(xié)方差矩陣斜對(duì)稱(chēng)性來(lái)提高子空間干擾加高斯雜波背景下的距離擴(kuò)展目標(biāo)方向檢測(cè)器在輔助數(shù)據(jù)匱乏情況下的性能；基于wlad檢測(cè)策略，在保證恒虛警率特性的同時(shí)，提高了檢測(cè)器檢測(cè)性能，具有廣泛的潛在推廣應(yīng)用價(jià)值。