[发明专利]基于随机矩阵有限谱的扩展目标回波检测方法

说明书

本发明公开一种基于随机矩阵有限谱的扩展目标回波检测方法。首先，根据射频隐身的需求，采用非周期捷变宽带雷达信号观测目标；然后，将同一距离门内的一帧回波信号重构成符合随机矩阵谱分解的数据形式；最后，利用随机矩阵有限谱分布的信息检测理论，采用相对熵(KLD)作为检测统计量实现了对扩展目标的回波检测。本发明面对空中扩展目标，设计了一种优化的目标回波检测算法，既弥补了传统窄带雷达检测算法的不足，又提高了雷达系统在面对空中扩展目标时的检测概率。

技术领域

本发明涉及宽带雷达信号的空中扩展目标回波检测的技术领域，特别是涉及一种基于随机矩阵有限谱的扩展目标回波检测方法。

背景技术

对于宽带雷达信号，由于带宽比较大，距离分辨率比较高，与传统雷达使用的窄带信号不同，宽带雷达信号的目标散射中心会分布到很多个距离单元中，回波能量也分散到多个距离单元，形成距离扩展目标。

有关宽带雷达信号的空中扩展目标的检测方法，目前有宽带动目标检测的方法、基于正态性检验的扩展目标回波检测算法、基于最大等效信噪比距离单元筛选的扩展目标检测方法、基于检验统计量信噪比估计的改进扩展目标检测方法和一种直接基于相对熵(KLD)的扩展目标回波检测算法。其中，关于宽带动目标检测的方法，雷达在探测各种运动目标时几乎都会受到杂波和噪声的干扰，如果目标处在杂波背景内，弱目标就会淹没在强杂波的背景中，就会导致很难发现目标或者也有可能发现的是虚假目标。所以可以利用由于运动速度不同而导致目标回波频率产生的多普勒频移不同，来从频率上区分不同的目标。动目标显示(MTI)就是一种抑制杂波的频域滤波器，而动目标检测(MTD)则是在动目标显示的基础上做了改进，增加了一组多普勒滤波器使之更接近最佳滤波，并且不仅能抑制低杂波还可以抑制运动杂波。长时间的积累虽然会提高目标的信噪比，获取更多的目标的信息，但同时也会带来跨距离单元(ARU)和多普勒频移徙动(DFM)的问题，上述的动目标检测算法就无法解决这两个问题。相关检测方法包括西安电子科技大学在2019年公开的专利号CN109633598A中已披露。

上述检测方法综合来说，可以有效的降低所能检测到的目标的信噪比，降低辐射功率，但是实现起来较为复杂，需要提前获得目标的相关运动参数，计算量比较大。因此如何能在回波信号采样数目有限时，提高空中扩展目标的检测性能，则是现有技术中有待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：从信息论的角度研究宽带雷达信号的空中扩展目标回波检测，考虑回波信号采样数目有限时，研究基于随机矩阵的有限谱分布和信息距离的扩展目标回波检测算法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于随机矩阵有限谱的扩展目标回波检测方法，包括如下步骤：

(1)针对宽带雷达信号的扩展目标检测问题，对于大部分以空中的飞机导弹等为目标的对空警戒雷达而言，由于探测距离比较远，所以不考虑杂波对于回波的影响，只研究背景高斯白噪声存在时的目标回波检测问题；将宽带雷达信号的扩展目标检测问题描述为二元假设检验问题；当回波信号中，既有目标回波信号又有高斯白噪声时，将上述二元假设检验问题简记作：

H₀：Y＝Z

H₁：Y＝X+Z

包括H₀假设和H₁假设，若H₀假设成立，则认为检测单元不存在目标信息；若H₁假设成立，则认为检测单元存在目标信号；其中，Y是检测单元的回波信号，X是检测单元的有用信号，Z是检测单元的背景噪声信号。