[发明专利]一种自适应散射中心估计的距离扩展目标检测方法

说明书

本发明公开一种自适应散射中心估计的距离扩展目标广义似然比检测方法，应用于雷达目标检测技术领域。针对传统非高斯杂波下距离扩展目标检测器在目标散射中心先验信息未知或先验信息与实际不匹配时，目标检测性能不稳健问题，本发明利用雷达检测窗口中目标散射中心个数稀疏的特性，提出了基于稀疏表示理论的散射中心自适应估计的距离扩展目标检测方法；特别是所提出的方法中，为了兼顾了目标散射中心非稀疏情形下估计性能，提出了正则化项权重动态调整的稀疏正则化估计模型。仿真结果表明，本发明所提方法能够在目标散射中心分布稀疏和非稀疏情况下，实现散射中心有效估计，并获得稳健的目标检测性能。该方法无需目标散射中心的先验信息。

技术领域

本发明属于雷达目标检测技术领域，特别涉及一种非高斯杂波背景下自适应散射中心估计的距离扩展目标检测方法。

背景技术

宽带雷达通过发射大带宽信号，并结合脉冲压缩技术，获得高的距离维分辨能力。当雷达距离分辨率小于目标径向几何尺寸时，依据目标尺寸和分辨率的大小，目标回波在距离维度分解为多个独立的散射中心，此时雷达目标称为距离扩展目标，沿着距离维分布的散射中心也称为目标的“一维距离像”。论文《Effect of a few dominant specularreflectors target model upon target detection》(R.Nitzberg等，IEEE Transactionson Aerospace and Electronic Systems，1978年第4期，第670-673页)研究表明，当雷达的距离分辨率刚好与目标几何尺寸相等时，此时对该目标具有最优的检测性能；若继续增大雷达距离分辨率，且缺乏或未利用目标散射中心分布的先验信息，则目标的检测性能将降低。因此，获取并利用距离扩展目标散射中心分布先验信息，即散射中心数量、位置等，是提高距离扩展目标检测性能的关键。

论文《Spatially Distributed Target Detection in Non-Gaussian Clutter》(K.Gerlach等，IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，1999年第3期，第926-936页)假设距离扩展目标散射中心密度信息已知，分别提出了不依赖和依赖目标散射中心密度先验信息的两种检测器(NSDD-GLRT和SDD-GLRT)；国内学者何友等人在论文《Novel range-spread target detectors in non-Gaussian clutter》(Y.He等，IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems，2010年第3期，第1312-1328页)中提出了一种基于顺序统计理论的距离扩展目标检测器(OS-GLRT)，该方法本质是假设目标散射中心个数已知。以上两种检测器均基于非高斯杂波背景，在目标实际散射中心与先验假设匹配时具有优良的检测性能；反之，会出现由于坍塌损失而引起检测性能急剧下降。为了解决目标散射中心先验信息不匹配而导致的性能下降问题，设计自适应目标散射中心估计的检测器是近年来研究的热点。在高斯杂波背景下，文献《Improved double thresholddetector for spatially distributed target》(T.Long等，IEICE transactions oncommunications，2012年第4期，第1475-1478页)和CN112731388A提出了两种基于双门限的距离扩展目标检测方法。通过第一门限估计目标有效散射中心，然后对估计的散射中心能量进行积累并与第二门限比较判断目标是否存在。仿真结果表明，针对散射中心稀疏分布目标，以上两种方法均能够有效估计目标散射中心并获得较优的检测性能；而对于散射中心非稀疏分布目标，极端情况如目标散射中心均匀分布在检测窗所有距离单元内，此时，以上两种方法对散射中心估计性能变差，导致目标检测性能降低。其次，以上两种基于双门限散射中心估计的方法均针对服从独立同分布的白高斯噪声环境，不能适用于非高斯杂波环境。