[发明专利]一种基于改进型M/N检测器的多径环境下雷达目标检测方法

权利要求书

1.一种基于改进型M/N检测器的多径环境下雷达目标检测方法，其特征在于：所述方法是通过以下步骤实现的：

步骤一：通过雷达接收机获取目标的回波信号并进行脉冲压缩得到目标的一维距离像序列；

所述步骤一中通过雷达接收机获取目标的回波信号并进行脉冲压缩得到目标的一维距离像序列是通过以下步骤实现的：

步骤一一：采用线性调频(LFM)信号对目标进行探测，发射的LFM信号写作：

步骤一二：利用匹配滤波方法对接收到的信号进行脉冲压缩，则匹配滤波器的形式为：

经过匹配滤波后的滤波输出为：

s_o(t)≈Tsinc(B(t-t₀))           (4)

s₀(t)即为脉压后得到的一维距离像，后续的操作将在此信号上进行，

j为虚数单位，j的平方为-1；

π为圆周率，约为3.14；

T为信号的持续时间；

t为时间，单位为s；f为频率，单位为Hz；t₀表示目标的时延

μ为信号的调频斜率，定义为μ＝B/T，其中的B为信号带宽；

rect()是一个矩形函数，具体定义为

sinc()函数为一个抽样函数，定义为

步骤二：采用M/N检测器进行目标检测，首先确定检测参数N，并采用CFAR检测法对步骤一中的N个回波{s_i(t)},i＝1,2,…,N分别进行一级检验，并使用累加器记录检验结果为H₁的次数k，H₀的次数K，H₁为含有信号分量和热噪声与杂波分量的回波信号，H₀为仅含有热噪声与杂波分量的回波信号；

所述步骤二中采用CFAR检测法对步骤一中的N个回波{s_i(t)},i＝1,2,…,N分别进行一级检验的具体操作如下：

步骤二一：判断雷达某个分辨单元的观测值经过功率检波后为x，则在不同的条件下，x可表示为：

其中，s是信号分量，n是热噪声与杂波分量；

步骤二二：选择CFAR检测器，根据局部估计得到背景杂波的功率水平估计Z；

步骤二三：通过步骤二二中背景杂波的功率水平进行估计Z和标称因子T计算检测门限S：

S＝TZ              (6)

步骤二四：将待检测单元的功率D与步骤二三得到的门限S进行比较，得到最终的检测结果；

步骤二五：对步骤二四中的检测结果进行统计，记录一级检验结果为H₁的数目k，H₀的数目K；

步骤三：由步骤二中的N值确定M/N检测器中另一个检测参数M值；

所述步骤三中由步骤二中的N值确定M/N检测器中另一个检测参数M值的具体操作如下：

步骤三一：利用经验公式对M/N检测器中，检测概率和虚警概率进行计算：

N表示脉冲个数，与M/N检测器中对应的N含义相同；

P_s,D表示单次单脉冲检测的检测概率；

P_s,FA表示单次单脉冲检测的虚警概率；

步骤三二：选择合适的N和M，保证在虚警率P_FA一定的时候，为了获得最大的检测概率P_D，即对优化问题进行求解：

P_s,D和P_s,FA分别为一级检验时的单次检验检测概率和虚警概率，在式(5)中的x的概率密度函数一定时，它们分别表示为

f(x|H₁)和f(x|H₀)分别表示在H₁假设和H₀假设下的回波幅度的概率密度；

当杂波功率密度f(x|H₀)比较复杂时，式(12)和式(13)的优化问题很难求解；但是，通过数值仿真的方式，得到其可行解；

步骤三三：判定多径反射系数，多径反射系数的取值范围为0-1，在仅考虑二阶及一下多径回波的前提下，仿真了在自由空间和多径环境中，要达到相同的检测概率时所需要的最小信噪比，根据仿真结果得出，在N值一定的条件下，随着M的增加，检测性能呈现出先增加后减小的趋势，基于此，给出多径环境下的参数选择经验公式为：

其中，N⁺表示正整数集；根据式(16)即可得到使M/N检测器检测性能最大化的参数；

步骤四：比较步骤二中k和步骤三中M的大小，若k大于M，输出检测结果为H₁，若k小于M，输出检测结果为H₀。