本發(fā)明屬于雷達信號處理，具體涉及一種基于wald的干擾加雜波背景下距離擴展目標檢測方法。

背景技術(shù)：

1、隨著雷達技術(shù)的飛速發(fā)展，雷達信號處理作為雷達系統(tǒng)的核心組成部分，其重要性日益凸顯。特別是在現(xiàn)代交通監(jiān)控(如vtsl雷達系統(tǒng))中，其核心技術(shù)有三個：第一是雷達信號處理及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，第二是固態(tài)收發(fā)機技術(shù)，逐步替代磁控管并實現(xiàn)全國產(chǎn)化，第三是配相控陣天線的多功能vts雷達技術(shù)。雷達信號處理不僅關(guān)乎雷達的基本探測能力，還直接影響到雷達在復雜環(huán)境下的檢測精度與抗干擾能力。

2、在雷達技術(shù)領(lǐng)域中，高距離分辨率雷達會將空間中的目標分解成多個散射點，在雷達徑向上的多個散射點分布在不同的距離單元中，形成距離擴展目標，從而實現(xiàn)對距離擴展目標的有效檢測。這一技術(shù)的實現(xiàn)，得益于雷達脈沖壓縮等寬帶技術(shù)的廣泛應用，有效解決了傳統(tǒng)雷達在探測距離與探測精度之間的矛盾，確保了高距離分辨率，從而使得距離擴展目標檢測成為研究的熱點。

3、然而，寬帶雷達在實際應用中面臨的挑戰(zhàn)同樣不容忽視。一方面，隨著電子對抗技術(shù)的不斷進步，雷達系統(tǒng)面臨著來自有意電子干擾措施和無意電磁干擾的復雜外部環(huán)境的威脅；另一方面，雷達回波中目標之外的雜波也增加了目標檢測的難度。這些復雜外部環(huán)境的存在，要求雷達系統(tǒng)必須具備更強的抗干擾與雜波抑制能力。

4、為了提高寬帶雷達在干擾和雜波共存的復雜環(huán)境下的檢測性能，提出基于wald的干擾加雜波背景下距離擴展目標檢測方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了基于wald的干擾加雜波背景下距離擴展目標檢測方法。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種基于wald的干擾加雜波背景下距離擴展目標檢測方法，包括以下步驟：

4、步驟1：從kp個待檢測距離單元獲取待檢測數(shù)據(jù)作為主數(shù)據(jù)，從與被檢測單元鄰近的無目標距離單元獲取ks個不含目標信號的觀測數(shù)據(jù)作為輔助數(shù)據(jù)；對目標信號和干擾信號進行子空間建模，將雜波建模為均值為零具有未知正定雜波協(xié)方差矩陣的復高斯分布，并建立二元假設檢驗模型；

5、步驟2：利用雜波協(xié)方差矩陣的斜對稱性對所構(gòu)建的二元假設檢驗模型進行變換，對變換后的二元假設檢驗模型進行降維處理，得到新的二元假設檢驗模型，然后構(gòu)建主數(shù)據(jù)與輔助數(shù)據(jù)的聯(lián)合概率密度函數(shù)；

6、步驟3：對所述聯(lián)合概率密度函數(shù)中未知參數(shù)進行最大似然估計，構(gòu)建兩步法wald檢驗下的檢測統(tǒng)計量ηrpd-2wald；

7、步驟4：根據(jù)預設的虛警概率設置檢測閾值tg，將檢測統(tǒng)計量ηrpd-2wald與檢測閾值tg進行比較，若ηrpd-2wald≥tg，則判定當前kp個待檢測距離單元存在距離擴展目標；反之若ηrpd-2wald<tg，則判定當前kp個待檢測距離單元不存在距離擴展目標。

8、進一步地，所述步驟1中對目標信號和干擾信號進行子空間建模，雜波建模為均值為零具有未知正定協(xié)方差矩陣的復高斯分布，建立二元假設檢驗模型，具體包括：

9、

10、其中，h0表示沒有目標信號的假設，h1表示有目標信號的假設；rk表示第k個距離單元接收到的信號，表示雜波，p表示未知的目標信號在子空間中的坐標向量，qk表示干擾在子空間中的坐標向量，表示多秩子空間矩陣，表示多秩子空間矩陣，αk表示第k個距離單元坐標向量的值，k∈ωp≡{1,...,kp}表示主數(shù)據(jù)個數(shù)，k∈ωs≡{kp+1,...,kp+ks}表示輔助數(shù)據(jù)個數(shù)。

11、進一步地，所述步驟2中利用雜波協(xié)方差矩陣的斜對稱性對所構(gòu)建的二元假設檢驗模型進行變換然后對變換后的二元假設檢驗模型進行降維處理，得到新的二元假設檢驗模型，所述新的二元假設檢驗模型為：

12、

13、其中，

14、

15、上式中，h0表示沒有目標信號的假設，h1表示有目標信號的假設；xk表示在對做矩陣變換后的第k個距離單元接收到的信號，yk表示在對做矩陣變換后的第k個距離單元接收到的信號，j表示干擾子空間，qk表示干擾在子空間中的坐標向量，nk表示高斯分布的向量，p表示未知的目標信號在子空間中的坐標向量，h表示信號子空間；表示做了對應矩陣變換的信號子空間；表示做了對應矩陣變換的干擾子空間；表示在對rk做矩陣變換后的第k個距離單元接收到的信號；表示在對rk做矩陣變換后的第k個距離單元接收到的信號，rk表示第k個距離單元接收到的信號，k∈ωp≡{1,...,kp}表示主數(shù)據(jù)個數(shù)，k∈ωs≡{kp+1,...,kp+ks}表示輔助數(shù)據(jù)個數(shù)；(·)h表示共軛轉(zhuǎn)置；表示r×1維的實數(shù)矩陣集合，表示n×1維的復數(shù)矩陣集合，其中，r∈n，n＝na×nt，表示na個天線陣列感測kp個距離單元，每個天線從每個單元收集nt個樣本。

16、進一步地，所述步驟2中，構(gòu)建主數(shù)據(jù)與輔助數(shù)據(jù)的聯(lián)合概率密度函數(shù)，其中，h0假設聯(lián)合概率密度函數(shù)f0(rp；q)為：

17、

18、h1假設聯(lián)合概率密度函數(shù)為：

19、

20、上式中，h0表示沒有目標信號的假設，h1表示有目標信號的假設；kp表示待檢測數(shù)據(jù)的距離單元數(shù)；n＝na×nt，表示na個天線陣列感測kp個距離單元，每個天線從每個單元收集nt個樣本；rp為主數(shù)據(jù)矩陣；p表示未知的目標信號在子空間中的坐標向量；α表示坐標向量；q表示干擾坐標協(xié)方差矩陣；m表示雜波協(xié)方差矩陣；為p的滿列秩矩陣函數(shù)，h表示信號子空間，j表示干擾子空間，q∈n；為q的滿行秩矩陣函數(shù)；tr(·)表示矩陣的跡，(·)h表示共軛轉(zhuǎn)置，表示n×(q+1)維復數(shù)矩陣集合，表示(q+1)×kp維復數(shù)矩陣集合。

21、進一步地，所述步驟3具體包括：

22、步驟3-1：所述聯(lián)合概率密度函數(shù)中未知參數(shù)包括雜波協(xié)方差矩陣、目標坐標、干擾坐標協(xié)方差矩陣，對聯(lián)合概率密度函數(shù)中雜波協(xié)方差矩陣、目標坐標、干擾坐標協(xié)方差矩陣進行最大似然估計；

23、步驟3-2：將目標坐標中未知成分的最大似然估計量、轉(zhuǎn)換后的干擾坐標協(xié)方差估計量與雜波協(xié)方差矩陣的估計量代回聯(lián)合概率密度函數(shù)，構(gòu)建兩步法wald檢驗下的檢測統(tǒng)計量ηrpd-2wald。

24、進一步地，所述步驟3-2中構(gòu)建兩步法wald檢驗下的檢測統(tǒng)計量ηrpd-2wald：

25、

26、式中，tr表示矩陣的跡，(·)h表示共軛轉(zhuǎn)置；

27、主數(shù)據(jù)矩陣

28、投影矩陣

29、導向向量

30、輔助數(shù)據(jù)估計協(xié)方差矩陣

31、pk是矩陣的主向量；

32、其中，h表示信號子空間，表示對h進行矩陣變換后的信號子空間，表示投影到滿列秩矩陣的投影矩陣，投影矩陣

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：

34、(1)本發(fā)明結(jié)合降維方法與雜波協(xié)方差矩陣斜對稱性來提高子空間干擾加高斯雜波背景下的距離擴展目標方向檢測器在輔助數(shù)據(jù)匱乏條件下的性能；假設干擾子空間線性獨立于信號子空間且兩個子空間坐標未知，雜波分量被建模為均值為零的復高斯向量，利用降維子空間方法以及斜對稱性變換矩陣結(jié)構(gòu)再求解出未知的雜波協(xié)方差矩陣、干擾的坐標向量和信號的坐標向量的最大似然估計，從而建立出rpd-2wald檢測器進行目標檢測；仿真分析表明，在干擾加未知雜波背景下，所提出的距離擴展目標子空間檢測器的檢測性能優(yōu)于對比檢測器，且對干擾有較好的抑制作用；

35、(2)本發(fā)明將可能的有用信號對齊到一個未知方向，約束其屬于可觀測的給定子空間，在導向矢量不匹配的情況下解決自適應檢測問題；結(jié)合降維方法與雜波協(xié)方差矩陣斜對稱性來提高子空間干擾加高斯雜波背景下的距離擴展目標方向檢測器在輔助數(shù)據(jù)匱乏情況下的性能；基于wlad檢測策略，在保證恒虛警率特性的同時，提高了檢測器檢測性能，具有廣泛的潛在推廣應用價值。