[发明专利]一种基于AR谱分形相关特征的海上目标检测方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于AR谱分形相关特征的海上目标检测方法及装置，属于雷达信号处理技术领域。所述方法包括：获取预设时长内的海杂波回波信号，并根据海杂波回波信号确定海杂波回波基于时间序列的AR模型功率谱序列，AR模型功率谱序列中包含不同距离单元对应的基于时间序列的功率谱；根据不同距离单元对应的基于时间序列的功率谱，确定不同距离单元的互相关分形特征，从而确定不同距离单元对应的多重分形谱函数，并根据多重分形谱函数构造特征统计检验量；将构造的特征统计检验量与检测门限进行比对，判断是否存在海上目标。本发明利用回波的相位信息和距离相关特征，从功率谱域提取出海杂波的特征参数，提高了海杂波背景下的目标检测性能。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别涉及一种基于AR谱分形相关特征的海上目标检测方法及装置。

背景技术

传统海杂波背景下的目标检测方法是基于海杂波的幅度统计分布模型，通过模型匹配结果来确定检测方案和检测门限因子，最典型的方法即为均值类恒虚警检测方法(ML-CFAR)，包括：单元平均恒虚警(CA-CFAR)、单元平均选大恒虚警(GO-CFAR)和单元平均选小恒虚警(SO-CFAR)。已有文献对实测海杂波数据的研究表明，在高海况和高分辨率雷达条件下的海杂波具有非线性和非平稳特性，此时基于海杂波平稳随机的假设不再成立，引起海杂波统计模型失配严重，导致检测性能急剧下降。分形是一种描述海杂波非平稳性和非线性的经典理论，它强调海杂波具有自相似性，并通过分形维数来描述海杂波的自相似程度，由于目标的出现会改变海杂波固有的自相似性，因此可通过提取海杂波分形特征参数来进行目标检测。

基于分形的目标检测方法是对传统基于统计模型的目标检测方法的一种补充和拓展，但已有基于分形的目标检测方法仅从信号的时域出发，通过海杂波幅度序列来分析其分形特性，在低信杂比条件下目标检测性能低。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明公开了一种基于AR谱分形相关特征的海上目标检测方法及装置。本发明从海杂波的分形特性出发，利用回波的相位信息和距离相关特征，从AR模型功率谱域提取出海杂波的特征参数，提高了海杂波背景下的目标检测性能。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种基于AR谱分形相关特征的海上目标检测方法，包括：

获取预设时长内的海杂波回波信号，并根据所述海杂波回波信号确定海杂波回波基于时间序列的AR谱序列，所述AR谱序列中包含不同距离单元对应的基于时间序列的AR模型功率谱；

根据所述不同距离单元对应的基于时间序列的AR模型功率谱，确定不同距离单元的互相关分形特征；

根据所述互相关分形特征确定所述不同距离单元对应的多重分形谱函数；

根据所述距离单元对应的所述多重分形谱函数构造特征统计检验量；

将构造的特征统计检验量与检测门限进行比对，判断所述距离单元内是否存在海上目标。

在一可选实施例中，所述根据所述海杂波回波信号确定海杂波回波基于时间序列的AR谱序列，包括：

确定所述海杂波回波信号的时间序列X＝{x_k,k＝1,2,3,...,l}，其中l表示序列长度；

利用所述时间序列X的自相关函数构造Yule-walker方程，得到各距离单元对应的基于时间序列的AR模型功率谱S(f)；

根据所述各距离单元对应的基于时间序列的AR模型功率谱S(f)，确定海杂波回波基于时间序列的AR谱序列；

其中：