[发明专利]一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器与系统

权利要求书

1.一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵、信号矩阵和干扰矩阵；

步骤2：根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵；

步骤3：根据所述采样协方差矩阵构造白化矩阵；

步骤4：根据所述白化矩阵对信号矩阵、干扰矩阵和待检测数据矩阵进行白化；

步骤5：根据所述白化后的待检测数据矩阵、白化后的信号矩阵和白化后的干扰矩阵构造厄米特矩阵，并计算该矩阵的迹；

步骤6：求解协方差矩阵失配量；

步骤7：根据所述厄米特矩阵的迹和所述协方差矩阵失配量构造检测统计量；

步骤8：根据系统设定的虚警概率及所述的检测统计量确定检测门限；

步骤9：比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，并判决目标是否存在；

所述步骤1中，构造的信号矩阵、干扰矩阵、待检测数据矩阵和训练样本矩阵可分别表示为、、和,四者的数据维数分别为、、和，表示系统维数，也就是待检测数据矩阵的行数，表示信号矩阵的列数，表示干扰矩阵的列数，表示待检测数据矩阵的列数，表示训练样本的个数，也就是训练样本矩阵的列数；

所述步骤5中，根据所述白化后的待检测数据矩阵、白化后的信号矩阵和白化后的干扰矩阵构造的厄米特矩阵为

其中，，为维单位矩阵，上标表示矩阵的逆；根据平方根矩阵对信号矩阵进行白化处理；根据平方根矩阵对干扰矩阵进行白化处理；根据平方根矩阵对待检测数据矩阵进行白化处理；

所述步骤6中，协方差矩阵失配量通过求解下述方程得到

其中，为未知量，表示协方差矩阵失配量，为和中较小的一个，为矩阵的第个非零特征值，，的取值为1、2、……、。

2.根据权利要求1所述的一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器，其特征在于：所述步骤2中，根据所述训练样本构造的采样协方差矩阵为

其中，上标表示共轭转置。

3.根据权利要求2所述的一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器，其特征在于：所述步骤3中，根据所述采样协方差矩阵构造的白化矩阵为

其中，为采样协方差矩阵的特征值分解，为的特征矩阵，为对角矩阵，为的个特征值，。

4.根据权利要求3所述的一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器，其特征在于：所述步骤4中，根据所述平方根矩阵对信号矩阵、干扰矩阵和待检测数据矩阵进行白化处理分别通过下面3个等式实现

和

。

5.根据权利要求4所述的一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器，其特征在于：所述步骤7中，根据所述厄米特矩阵的迹和所述协方差矩阵失配量构造检测统计量为

其中，符号表示矩阵的迹。

6.根据权利要求5所述的一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器，其特征在于：所述步骤8中，根据系统设定的虚警概率及所述的检测统计量确定检测门限通过下式实现

式中，，为蒙特卡洛仿真次数，为系统设定的虚警概率值，为取整操作，为序列由大到小排列第个最大值，

，，为采样协方差矩阵第次实现的特征值分解，为仅含干扰和噪声分量的待检测数据矩阵的第次实现，，

，，。

7.根据权利要求6所述的一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测器，其特征在于：所述步骤9中,比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，并判决目标是否存在，分下述两种情况进行判定：

若检测统计量大于等于检测门限，则判定目标存在；

若检测统计量小于检测门限，则判定目标不存在。

8.一种部分均匀环境中存在干扰时的扩展目标检测系统，其特征在于：包括以下模块：

数据矩阵构造模块，用于构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵、干扰矩阵和信号矩阵；

采样协方差矩阵构造模块，用于利用训练样本构造采样协方差矩阵；

白化矩阵构造模块，用于利用采样协方差矩阵构造白化矩阵；

数据白化模块，用于利用白化矩阵对待检测数据矩阵、信号矩阵和干扰矩阵进行白化处理；

厄米特矩阵构造及迹计算模块，用于利用白化后的数据矩阵构造厄米特矩阵并求该矩阵的迹；

协方差矩阵失配量计算模块，用于计算协方差矩阵的失配量；

检测统计量构造模块，用于利用厄米特矩阵的迹和协方差矩阵失配量构造检测统计量；

检测门限确定模块，用于根据检测统计量和系统设定的虚警概率值确定检测门限；

目标判决模块，用于比较检测统计量与检测门限的大小，并做出目标是否存在的判决。