一種部分均勻海雜波背景下的平滑廣義似然比檢測方法與流程

本發(fā)明涉及一種部分均勻海雜波背景下的平滑廣義似然比檢測方法，屬于雷達目標檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
在海面目標檢測中，采用匹配于海雜波統(tǒng)計及相關(guān)特性的自適應(yīng)目標檢測算法是一種普遍采用的技術(shù)手段。因而，待檢測單元雜波的特性與自適應(yīng)檢測器的設(shè)計、檢測性能密切相關(guān)。隨著雷達距離分辨率的進一步提高，雷達接收回波由先前的均勻雜波變?yōu)榉蔷鶆螂s波環(huán)境。部分均勻的海雜波具有瞬時功率波動較大的特點，這種較大的頻率波動會直接影響著檢測器的性能。目前，海雜波背景下的自適應(yīng)檢測器設(shè)計往往為了簡化計算，減少檢測器的復雜度，而假設(shè)所處理的雷達接收回波為均勻雜波特性，又或是為了應(yīng)對部分均勻海雜波，而引入了較為復雜的信號處理算法。例如，北京環(huán)境特性研究所申請的發(fā)明專利：海雜波抑制以及海雜波背景中目標檢測的方法和系統(tǒng)(專利申請?zhí)枺篊N201310556638.9，公開號：CN103645467A)。該專利申請從實測時空色散關(guān)系中提取出實測速度項參數(shù)，確定出基于所述本征速度項參數(shù)的海雜波的本征時空色散關(guān)系，進而重構(gòu)得到估計的海雜波一維距離像的歷程圖。最終通過實測所得歷程圖與估計的歷程圖相減來獲得抑制海雜波的一維距離像的歷程圖的圖像數(shù)據(jù)，從而達到消除多普勒頻移的目的。該專利申請的不足之處在于：在考慮消除雷達移動所導致的多普勒頻移這一事實時，忽略了部分均勻海雜波這另一客觀事實。所以，其最終得到抑制海雜波的圖像數(shù)據(jù)引入了非均勻海雜波的干擾特性。又例如，西安電子科技大學申請的發(fā)明專利：海雜波背景下子帶自適應(yīng)GLRT-LTD檢測方法(專利申請?zhí)枺篊N201510030360.0，公開號：CN104569948A)，該專利申請通過構(gòu)造子帶濾波器的方式來應(yīng)對部分均勻海雜波，從而實現(xiàn)準確的檢測判決，提高了檢測性能。但該專利的主要不足是：引入的子代濾波器過于復雜，計算量較大。這勢必會影響檢測器的信號處理速度。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于解決了上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種部分均勻海雜波背景下的平滑廣義似然比檢測方法，該方法在不增加GLRT檢測器計算復雜度的前提下，提升了檢測器的性能。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種部分均勻海雜波背景下的平滑廣義似然比檢測方法，該方法在不增加計算復雜度的前提下，能在實測海雜波數(shù)據(jù)實驗中獲得更好的檢測性能。方法流程：步驟1：采用GLRT檢測器作為S-GLRT檢測器的數(shù)學原型；所述的GLRT檢測器數(shù)學表達式為：其中M表示雜波的協(xié)方差矩陣，p為多普勒導向矢量，z表示雷達接收待檢測單元的回波，H表示共軛轉(zhuǎn)置，β為尺度參數(shù)，ξ為判決門限。步驟2：以歸一化樣本協(xié)方差矩陣(normalizedsamplecovariancematrix,NSCM)估計或漸進最大似然(approximatedmaximumlikelihood,AML)估計作為雜波協(xié)方差矩陣M的估計算法，以取中值估計作為平滑因子的估計算法；所述的雜波協(xié)方差矩陣M的歸一化樣本協(xié)方差矩陣(normalizedsamplecovariancematrix,NSCM)估計形式為：漸進最大似然(approximatedmaximumlikelihood,AML)估計形式為：相應(yīng)的，取中值估計的平滑因子表達式為：步驟3，將GLRT檢測器數(shù)學表達式中的尺度參數(shù)β替換為得到GLRT檢測器的修正形式，即平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)檢測器的表達式；所述的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)檢測器的表達式為：有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)比較具有以下優(yōu)點：(1)本發(fā)明提出的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)檢測器與GLRT檢測器相比，在不增加計算復雜度的前提下，能在實測海雜波數(shù)據(jù)實驗中獲得更好的檢測性能。(2)本發(fā)明提出的S-GLRT檢測器，其引入的平滑因子主要是為了削弱部分均勻海雜波對檢測器性能的影響。但不失通用性，對于均勻海雜波背景下的目標檢測，S-GLRT檢測器仍具有與GLRT檢測器相近的檢測性能。符合實際的雜波環(huán)境要求。(3)本發(fā)明提出的S-GLRT對尺度參數(shù)具有恒虛警特性。(4)S-GLRT檢測器中的平滑因子采用取中值估計算法，在實際環(huán)境中具有較好的性能表現(xiàn)。附圖說明圖1為本發(fā)明的方法流程圖。圖2為本發(fā)明提出的S-GLRT與GLRT在實測雜波情況下的性能比較圖。具體實施方式下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步的詳細說明。本發(fā)明在部分均勻海雜波背景下，提升了GLRT檢測器性能的方法，其中的主要技術(shù)問題包括：(1)平滑因子估計算法的選擇。(2)S-GLRT檢測器數(shù)學表達式的導出。本發(fā)明所述的部分均勻海雜波中雷達目標的平滑自適應(yīng)檢測算法包括以下技術(shù)措施：首先，給出GLRT檢測器的數(shù)學模型。然后，對雜波協(xié)方差矩陣M分別采用NSCM和AML估計算法，平滑因子采用取中值估計算法。最后，將GLRT檢測器數(shù)學表達式中的尺度參數(shù)β替換為得到平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)檢測器的數(shù)學模型。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種部分均勻海雜波背景下的平滑廣義似然比檢測方法，該方法包括：步驟1：首先采用GLRT檢測器的數(shù)學表達式作為數(shù)學原型：公式(1)中M表示雜波的協(xié)方差矩陣，p為多普勒導向矢量，z表示雷達接收待檢測單元的回波，H表示共軛轉(zhuǎn)置，β為尺度參數(shù)，ξ為判決門限。步驟2：當以歸一化樣本協(xié)方差矩陣(normalizedsamplecovariancematrix,NSCM)估計作為雜波協(xié)方差矩陣M的估計算法，以取中值估計算法作為的取值算法時，的表達式為公式(2)中的k表示的是雷達回波的樣本個數(shù)。取中值估計算法median表示的具體含義是，對花括號中的所有數(shù)值比較大小，取大小居中的那個數(shù)值作為取值。當以漸進最大似然(approximatedmaximumlikelihood,AML)估計作為雜波協(xié)方差矩陣M的估計算法，以取中值估計算法作為的取值算法時，的表達式為步驟3：針對公式(1)，將尺度參數(shù)β替換為相應(yīng)的GLRT檢測器修改為：公式(4)即為本發(fā)明提出的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)檢測器。本發(fā)明提出的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)檢測器的可以通過下面的實驗進一步驗證。實驗使用IPIX雷達采集的海雜波數(shù)據(jù)來分析S-GLRT的檢測性能，提供數(shù)據(jù)的網(wǎng)址：http://soma.mcmaster.ca/ipix.php，數(shù)據(jù)名為：19980223-170435(距離分辨率為15m)，HH極化，該數(shù)據(jù)共含有60000個時間脈沖，34個距離單元?？紤]到部分距離單元數(shù)據(jù)可能被污染，故而發(fā)明人選取了26個純海雜波單元的數(shù)據(jù)，目標被加在第15個距離單元上。圖2是本發(fā)明提出的S-GLRT和傳統(tǒng)GLRT在不同協(xié)方差矩陣估計下的檢測性能比較。顯然，不論是NSCM估計器還是AML估計器，在實測雜波中，S-GLRT的檢測性能明顯優(yōu)于GLRT的檢測性能。