CN112526461A - 一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法，包括：(1)根据高分辨距离像的距离单元数初选自适应回归模型的阶数；(2)根据高分辨距离像的目标分辨力进一步优化自适应回归模型的阶数；(3)利用优选后阶数的自适应回归模型处理得到雷达回波的高分辨距离像；(4)根据虚警概率、参考单元数和所选择排序号计算出门限因子；(5)利用参考单元内杂波平均功率乘以门限因子，再与被检测单元功率比较，判断是否存在目标。本发明适用于具有高分辨距离分辨率的雷达系统，解决空间相关杂波背景下相同信杂比时雷达检测概率起伏的问题。

Description

一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法
技术领域
本发明涉及雷达信号检测技术领域，特别涉及一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法，特别适用于具有高分辨距离分辨率的雷达系统，解决空间相关杂波背景下相同信杂比时雷达检测概率起伏的问题。
背景技术
杂波信号的空间相关性是指两个分离的反射信号之间的相关性，即来自不同杂波距离单元杂波均值的相关性。目前关于杂波空间相关性的研究的一种解释是杂波的空间相关性与雷达脉冲宽度有关。为得到两个统计独立的回波所需的间隔约为一个脉宽所对应的距离，即相关距离大致对应于两个距离分辨单元。此外，方位向上的空间相关性由天线方位波束宽度决定。关于这一结论的解释为：雷达回波是分辨单元所包含的散射体散射强度平均的效果，且分辨单元面积越大，平均的效果越明显，因此脉宽越宽、波束宽度越宽、对应的分辨单元面积越大，相关距离也就越大。在低分辨率雷达下，调制分量的相关距离很大，因此在雷达信号处理的距离区间内，可以认为杂波的均值是空间不变的。另一种解释则认为：杂波的空间相关性与散射表面自身结构有关。而地/海杂波的空间相关性会影响雷达的检测跟踪性能，故研究空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法具有重要意义。
发明内容
发明涉及一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法，特别适用于具有高分辨距离分辨率的雷达系统，解决空间相关杂波背景下相同信杂比时雷达检测概率起伏的问题。
对此，本发明提出一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法，包括步骤：S101、根据高分辨距离像的距离单元数初选自适应回归模型的阶数m；S102、根据高分辨距离像的目标分辨力进一步优化自适应回归模型的阶数m得到优化后的阶数m′；S103、利用优选后阶数的自适应回归模型处理得到雷达回波的高分辨距离像；S104、根据虚警概率，参考单元R大小和所选择排序号k确定门限因子T；S105、根据计算出参考单元内平均杂波功率Z乘以门限因子T，再与被检测单元功率D比较，判断是否存在目标。
至此，完成空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法。
本发明方法利用雷达信号检测理论及现代谱估计原理，根据高分辨距离像的距离单元和距离分辨率要求优选自适应回归模型的阶数，结合有序统计类恒虚警雷达信号检测方法，实现空间相关杂波背景下的杂波抑制并实现雷达信号检测。本发明技术具有灵活性高及适用性广等优点。
附图说明
图1是本发明空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法流程图。
具体实施方式
本发明提出一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法，图1所示，其包括：
S101、根据高分辨距离像的距离单元数初选自适应回归模型的阶数m。
S102、根据高分辨距离像的目标分辨力进一步优化自适应回归模型的阶数m得到优化后的阶数m′。
S103、利用优选后阶数m′的自适应回归模型处理得到雷达回波的高分辨距离像。
S104、根据虚警概率，参考单元R大小和所选择排序号k确定门限因子T。
S105、根据计算出参考单元内平均杂波功率Z乘以门限因子T，再与被检测单元功率D比较，判断是否存在目标。
具体的包括步骤：
S101、根据高分辨距离像的距离单元数初选自适应回归模型的阶数m
根据高分辨距离像x[n],n＝0,2,...,N-1的单元个数N，初步决定自适应回归模型的阶数m，m＝N/3～N/2。
S102、根据高分辨距离像的目标分辨力进一步优化自适应回归模型的阶数m得到优化后的阶数m′
根据初步决定自适应回归模型的阶数m，处理宽带信号的雷达回波，优化后确定的阶数m′使带宽B对应的距离分辨率△R为△R＝c/2B，c为光速；其中m′阶自适应回归模型满足如下表达式：
Figure BDA0002833821780000021
其中ak,k＝1,2,...,m′为m′阶自适应回归模型的系数，e[n]为可忽略的误差。
S103、利用优选后阶数m′的自适应回归模型处理得到雷达回波的高分辨距离像
根据如下表达式计算出m′阶自适应回归模型的系数ak：
Figure BDA0002833821780000022
其中
Figure BDA0002833821780000031
S104、根据虚警概率，参考单元R大小和所选择排序号k确定门限因子T
在均匀杂波背景下，根据有虚警概率Pfa、参考单元R和所选择排序号q按照如下表达式计算出门限因子T：
Figure BDA0002833821780000032
其中Γ为伽马函数。其中虚警概率Pfa为检测性能要求的设计输入，取值一般为10-5到10-4之间，参考单元R取值一般为10到60，而所选择排序号q取值一般为1/2R到2/3R。
S105、根据计算出参考单元内平均杂波功率Z乘以门限因子T，再与被检测单元功率D比较，判断是否存在目标
计算参考单元R内杂波功率
Figure BDA0002833821780000033
乘以门限因子T，再与被检测单元功率D比较，判断是否存在目标。当D≥Z·T时，该被检测单元存在目标，反之D<Z·T，则该被检测单元没有目标。
本发明适用于具有高分辨距离分辨率的雷达系统，解决空间相关杂波背景下相同信杂比时雷达检测概率起伏的问题。

Claims (7)

1.一种空间相关杂波抑制的雷达信号检测方法，其特征在于，包括步骤：
S101、根据高分辨距离像的距离单元数初选自适应回归模型的阶数m；
S102、根据高分辨距离像的目标分辨力进一步优化自适应回归模型的阶数m得到优化后的阶数m′；
S103、利用优选后阶数的自适应回归模型处理得到雷达回波的高分辨距离像；
S104、根据虚警概率，参考单元R大小和所选择排序号k确定门限因子T；
S105、根据计算出参考单元内平均杂波功率Z乘以门限因子T，再与被检测单元功率D比较，判断是否存在目标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
S101、根据高分辨距离像的距离单元数初选自适应回归模型的阶数m，其包括：
根据高分辨距离像x[n],n＝0,2,...,N-1的单元个数N，初步决定自适应回归模型的阶数m，m＝N/3～N/2。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
S102、根据高分辨距离像的目标分辨力进一步优化自适应回归模型的阶数m得到优化后的阶数m′，其包括：
根据初步决定自适应回归模型的阶数m，处理宽带信号的雷达回波，优化后确定的阶数m′使带宽B对应的距离分辨率△R为△R＝c/2B，c为光速；其中m′阶自适应回归模型满足如下表达式：
Figure FDA0002833821770000011
其中ak,k＝1,2,...,m′为m′阶自适应回归模型的系数，e[n]为可忽略的误差。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
S103、利用优选后阶数m′的自适应回归模型处理得到雷达回波的高分辨距离像，其包括：
根据如下表达式计算出m′阶自适应回归模型的系数ak：
Figure FDA0002833821770000012
其中
Figure FDA0002833821770000021
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
S104、根据虚警概率，参考单元R大小和所选择排序号k确定门限因子T，其包括：
在均匀杂波背景下，根据有虚警概率Pfa、参考单元R和所选择排序号q按照如下表达式计算出门限因子T：
Figure FDA0002833821770000022
其中Γ为伽马函数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
其中虚警概率Pfa为检测性能要求的设计输入，取值为10-5到10-4之间，参考单元R取值为10到60，而所选择排序号q取值为1/2R到2/3R。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
S105、根据计算出参考单元内平均杂波功率Z乘以门限因子T，再与被检测单元功率D比较，判断是否存在目标，其包括：
计算参考单元R内杂波功率
Figure FDA0002833821770000023
乘以门限因子T，再与被检测单元功率D比较，判断是否存在目标；当D≥Z·T时，该被检测单元存在目标，反之D<Z·T，则该被检测单元没有目标。
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