[发明专利]一种基于多尺度有向Lyapunov指数的海杂波背景下弱小目标检测方法

摘要

一种基于“多尺度有向Lyapunov指数”的海杂波背景下弱小目标检测方法，将雷达回波数据进行希尔伯特变换，求得其瞬时相位角θ，计算一、二阶微分构造状态空间矩阵按一定尺度将状态空间分割成互不相交的子矩阵，求各子矩阵的协方差矩阵并进行特征值分解，提取主特征值σip和特征向量vip，计算相邻协方差矩阵主特征向量之间的夹角ψi，定义(σip,ψi)为雷达回波数据的有向Lyapunov指数。根据不同分割长度得到的(σip,ψi)构成多尺度有向Lyapunov指数，该指数的波动特征可准确检测海杂波背景下的弱小目标。

主权项

1.一种基于多尺度有向Lyapunov指数的海杂波背景下弱小目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1)对于非相干雷达回波，按顺序执行S2)，反之转S3)；S2)对雷达回波数据进行希尔伯特变换，生成I、Q数据序列；S3)计算回波数据瞬时相位角θ；S4)计算瞬时相位角θ的一阶微分二阶微分构造雷达回波数据的状态空间矩阵其中，θ的一阶微分是雷达回波的瞬时频率，二阶微分是瞬时频率的变化率，状态空间矩阵为完备正交矩阵，不失真地反映了雷达回波中海杂波的非线性、非高斯和非平稳特性；S5)按一定分割尺度L，将雷达回波数据的状态空间矩阵分割为一系列互不相交的子矩阵x_i；S6)计算各子矩阵的协方差矩阵对各协方差矩阵进行特征值分解，提取主特征值σ_ip和对应的主特征向量v_ip，计算相邻协方差矩阵主特征向量v_ip,v_ip+1之间的夹角定义(σ_ip,ψ_i)为雷达回波数据的有向Lyapunov指数；S7)如果对状态空间矩阵的分解尺度满足目标检测精度，则进入S8)；否则，给出新的分割尺度，返回S5)；S8)计算各尺度有向Lyapunov指数(σip,ψi)的波动量RMS(m)；S9)分别对各个尺度有向Lyapunov指数(σ_ip,ψ_i)的波动量设置目标检测门限，超出门限的波动量即为检测到的目标，其对应的距离和瞬时速度由雷达回波所处的距离单元及其回波数据状态空间矩阵的确定。