[发明专利]一种基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法

权利要求书

1.一种基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、假设雷达在一个距离单元接收到连续N个脉冲，这N个脉冲构成一个观测向量z＝[z(1),z(2),...,z(N)]^T，称为待检测单元CUT；同时，获得CUT周围P个参考单元的观测向量z_p,p＝1,2,...,P，构建目标检测问题；

S2、将S1中的CUT观测向量z和参考单元的观测向量z_p转换到多普勒域，计算得到多普勒幅度频谱，分别记为DAS(f_d|z)和DAS(f_d|z_p)；

S3、对S2中的DAS(f_d|z)进行白化处理获得白化频谱，记为WS(f_d|z)；同时，获得CUT周围参考单元的白化频谱WS(f_d|z_p)；

S4、对于S3中的CUT白化频谱序列WS(f_d|z)和参考单元WS(f_d|z_p)，分别计算得到样本熵，分别记为SE(z)和SE(z_p)；

S5、将S4中的SE(z)和周围P个单元样本熵SE(z_p)均值的比值，定义为相对样本熵，作为最终的检验统计量ξ；

S6、在给定虚警率P_fa下，通过蒙特卡洛试验方法获得判决门限γ，比较S5中检验统计量ξ和判决门限γ的大小，判断出CUT中是否存在目标：

若ξ≤γ，则表明CUT中有目标；若ξ＞γ，则表明CUT中没有目标。

2.根据权利要求1所述的基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法，其特征在于：S1中将目标检测问题归为以下的二元假设检验问题：

其中，c表示海杂波向量，s表示目标回波向量，H₀假设表示观测向量只含有海杂波；H₁假设表示观测向量含有目标；

检测的本质就是判断CUT观测向量属于哪一类，将检测问题看成是一个两分类问题，H₀假设为第一类，H₁假设为第二类。

3.根据权利要求2所述的基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法，其特征在于：S2中计算多普勒幅度频谱公式如下：

其中，f_r表示雷达的脉冲重复频率。

4.根据权利要求3所述的基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法，其特征在于：S3中从参考单元的DAS(f_d|z_p)中，获得平均多普勒谱，所述白化频谱WS(f_d|z)为：

5.根据权利要求4所述的基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法，其特征在于，S4具体包括以下步骤：

S4.1假设S3中的白化频谱序列WS(f_d|z)长度为N，使用{u(i),i＝1,2,…,N}来表示，给定相空间重构维数m，得到一组m维时间序列

S4.2当第i个时间序列和第j个时间序列的距离大于相似容限r时，则两个序列相似度为0，反之为1；由此，获得相似度函数：

S4.3统计第i个时间序列与其他时间序列相似的概率值

遍历所有的时间序列累积函数记为φ_m(r)

S4.4考虑到序列内部自相似性，将m增加到m+1时重新计算获得φ_m+1(r)，样本熵SE定义为：

6.根据权利要求5所述的基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法，其特征在于：S5由S4中得到的CUT样本熵SE^m,r(WS(f_d|z))和周围参考单元样本熵SE^m,r(WS(f_d|z_p))，计算相对样本熵RSE，将其作为检验统计量ξ：

7.根据权利要求6所述的基于相对样本熵的海面小目标特征检测方法，其特征在于：S6具体包括以下步骤：

S6.1在H₀假设下，假设获取M个海杂波样本，分别计算相对样本熵，构建样本集Ω＝{ξ₁,ξ₂,…,ξ_M}，对M个样本进行从小到大排序，满足ξ₁≤ξ₂≤…≤ξ_M；

S6.2在给定虚警率P_fa条件下，判决门限γ为：

其中，[]表示取整数；

S6.3比较检验统计量ξ和判决门限γ，判断出CUT中是否存在目标：

若ξ≤γ，则表明CUT中有目标；

若ξ＞γ，则表明CUT中没有目标。