[发明专利]基于Minkowski距离的距离扩展目标检测方法

说明书

本发明公开了一种高斯白噪声背景下基于Minkowski距离的距离扩展目标检测方法，主要解决现有技术在低信噪比下检测概率低的问题。其实现方案是：1)利用雷达发射机发射P个窄带脉冲串X(t)，使用雷达接收机接收回波数据s(t)；2)对接收的回波数据s(t)进行运动补偿，计算得到目标的高分辨距离像Z；3)通过滑动互相关对高分辨距离像Z进行对齐，4)使用Sigmoid型非线性收缩映射抑制对齐的高分辨距离像Z的噪声，并进行归一化，得到精炼距离像5)将应用于距离检测统计量中得到检测统计数值；6)比较检测统计数值和检测门限T的大小作出目标检测判决结果。本发明提高了低信噪比情况下运动目标的检测性能，可用于步进频率雷达。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种目标检测方法，可用于宽带雷达系统。

背景技术

在宽带雷达系统中，雷达的距离分辨单元远小于目标尺寸，因而目标的多个物理散射子将分布于雷达视线上的多个距离分辨单元之中，此时目标表现为距离扩展目标。雷达分辨率的提高在获取更多目标信息的同时，使得大部分基于窄带雷达的目标检测算法不再适用，所以亟待性能优良的宽带雷达距离扩展目标检测方法。

高分辨雷达技术主要有超宽带极窄脉冲雷达、宽带线性调频信号雷达、相位编码连续波测距雷达和频率步进雷达等，其中频率步进雷达发射的信号具有瞬时窄带、合成宽带的特点，信号简单同时也易于工程实现。宽带高分辨雷达常常用于完成目标成像、分类和识别等任务，很少应用于目标检测与跟踪，这是由于宽带雷达的检测理论不够完善、算法缺失、评估检测性能较为困难。因而用宽带雷达进行目标检测有着更高的要求标准，要求不仅能够在复杂的环境背景下以较低的虚警概率进行检测，而且要求能够尽可能多地获取目标的结构信息。应用目标的高分辨距离像进行距离扩展目标检测的难点在于：目标与雷达之间的相对运动会导致目标高分辨距离像失真，包括距离走动、能量色散以及信噪比损失等，从而导致检测性能下降。因此，利用高分辨距离像检测目标需要对距离像进行运动补偿与噪声抑制，然后设计合适的检测统计量做出检测判决。

近年来，很多研究学者对距离扩展目标检测进行了深入的研究，提出了一些基于目标高分辨距离像的距离扩展目标检测方法。

文献“P.L.Shui,S.W.Xu and H.W.Liu,Range-Spread Target Detection usingConsecutive HRRPs,in IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems,vol.47,no.1,pp.647-665,January 2011.”提出了多种基于修正互相关积累的距离扩展目标检测方法，对距离像进行了非线性收缩，具有较高的检测性能，但是未曾考虑目标运动对距离像的影响。

文献“S.Xu,P.Shui,and X.Yan,CFAR detection of range-spread target inwhite Gaussian noise using waveform entropy,Electronics Letters,vol.46,pp.647-649,2010.”提出了一种基于波形熵的距离扩展目标检测方法，该方法使用波形熵作为检测统计量，取得了优于SSD-GLRT的检测性能，但是未做运动补偿，而且在信噪比较低时，目标存在和纯噪声的情况区分度不明显。

文献“X.Yang,G.Wen,C.Ma,B.Hui,B.Ding,and Y.Zhang,CFAR Detection ofMoving Range-Spread Target in White Gaussian Noise Using Waveform Contrast,IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,vol.13,pp.282-286,2016.”提出了一种基于波形差异的距离扩展目标检测方法，该方法基于波形差异做了运动补偿，使用一个目标高分辨距离像、以波形差异为检测统计量，取得了优于基于波形熵检测器的性能，但是在检测概率要求更高的宽带雷达系统中，该方法未能充分利用目标高分辨距离像的信息，从而不能达到更高的检测概率。