一种部分均匀海杂波背景下的平滑广义似然比检测方法与流程

本发明涉及一种部分均匀海杂波背景下的平滑广义似然比检测方法，属于雷达目标检测技术领域。

背景技术：
在海面目标检测中，采用匹配于海杂波统计及相关特性的自适应目标检测算法是一种普遍采用的技术手段。因而，待检测单元杂波的特性与自适应检测器的设计、检测性能密切相关。随着雷达距离分辨率的进一步提高，雷达接收回波由先前的均匀杂波变为非均匀杂波环境。部分均匀的海杂波具有瞬时功率波动较大的特点，这种较大的频率波动会直接影响着检测器的性能。目前，海杂波背景下的自适应检测器设计往往为了简化计算，减少检测器的复杂度，而假设所处理的雷达接收回波为均匀杂波特性，又或是为了应对部分均匀海杂波，而引入了较为复杂的信号处理算法。例如，北京环境特性研究所申请的发明专利：海杂波抑制以及海杂波背景中目标检测的方法和系统(专利申请号：CN201310556638.9，公开号：CN103645467A)。该专利申请从实测时空色散关系中提取出实测速度项参数，确定出基于所述本征速度项参数的海杂波的本征时空色散关系，进而重构得到估计的海杂波一维距离像的历程图。最终通过实测所得历程图与估计的历程图相减来获得抑制海杂波的一维距离像的历程图的图像数据，从而达到消除多普勒频移的目的。该专利申请的不足之处在于：在考虑消除雷达移动所导致的多普勒频移这一事实时，忽略了部分均匀海杂波这另一客观事实。所以，其最终得到抑制海杂波的图像数据引入了非均匀海杂波的干扰特性。又例如，西安电子科技大学申请的发明专利：海杂波背景下子带自适应GLRT-LTD检测方法(专利申请号：CN201510030360.0，公开号：CN104569948A)，该专利申请通过构造子带滤波器的方式来应对部分均匀海杂波，从而实现准确的检测判决，提高了检测性能。但该专利的主要不足是：引入的子代滤波器过于复杂，计算量较大。这势必会影响检测器的信号处理速度。而本发明能够很好地解决上面的问题。

技术实现要素：
本发明目的在于解决了上述现有技术的不足，提出一种部分均匀海杂波背景下的平滑广义似然比检测方法，该方法在不增加GLRT检测器计算复杂度的前提下，提升了检测器的性能。本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种部分均匀海杂波背景下的平滑广义似然比检测方法，该方法在不增加计算复杂度的前提下，能在实测海杂波数据实验中获得更好的检测性能。方法流程：步骤1：采用GLRT检测器作为S-GLRT检测器的数学原型；所述的GLRT检测器数学表达式为：其中M表示杂波的协方差矩阵，p为多普勒导向矢量，z表示雷达接收待检测单元的回波，H表示共轭转置，β为尺度参数，ξ为判决门限。步骤2：以归一化样本协方差矩阵(normalizedsamplecovariancematrix,NSCM)估计或渐进最大似然(approximatedmaximumlikelihood,AML)估计作为杂波协方差矩阵M的估计算法，以取中值估计作为平滑因子的估计算法；所述的杂波协方差矩阵M的归一化样本协方差矩阵(normalizedsamplecovariancematrix,NSCM)估计形式为：渐进最大似然(approximatedmaximumlikelihood,AML)估计形式为：相应的，取中值估计的平滑因子表达式为：步骤3，将GLRT检测器数学表达式中的尺度参数β替换为得到GLRT检测器的修正形式，即平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)检测器的表达式；所述的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)检测器的表达式为：有益效果：本发明与现有技术比较具有以下优点：(1)本发明提出的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)检测器与GLRT检测器相比，在不增加计算复杂度的前提下，能在实测海杂波数据实验中获得更好的检测性能。(2)本发明提出的S-GLRT检测器，其引入的平滑因子主要是为了削弱部分均匀海杂波对检测器性能的影响。但不失通用性，对于均匀海杂波背景下的目标检测，S-GLRT检测器仍具有与GLRT检测器相近的检测性能。符合实际的杂波环境要求。(3)本发明提出的S-GLRT对尺度参数具有恒虚警特性。(4)S-GLRT检测器中的平滑因子采用取中值估计算法，在实际环境中具有较好的性能表现。附图说明图1为本发明的方法流程图。图2为本发明提出的S-GLRT与GLRT在实测杂波情况下的性能比较图。具体实施方式下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。本发明在部分均匀海杂波背景下，提升了GLRT检测器性能的方法，其中的主要技术问题包括：(1)平滑因子估计算法的选择。(2)S-GLRT检测器数学表达式的导出。本发明所述的部分均匀海杂波中雷达目标的平滑自适应检测算法包括以下技术措施：首先，给出GLRT检测器的数学模型。然后，对杂波协方差矩阵M分别采用NSCM和AML估计算法，平滑因子采用取中值估计算法。最后，将GLRT检测器数学表达式中的尺度参数β替换为得到平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)检测器的数学模型。如图1所示，本发明提供了一种部分均匀海杂波背景下的平滑广义似然比检测方法，该方法包括：步骤1：首先采用GLRT检测器的数学表达式作为数学原型：公式(1)中M表示杂波的协方差矩阵，p为多普勒导向矢量，z表示雷达接收待检测单元的回波，H表示共轭转置，β为尺度参数，ξ为判决门限。步骤2：当以归一化样本协方差矩阵(normalizedsamplecovariancematrix,NSCM)估计作为杂波协方差矩阵M的估计算法，以取中值估计算法作为的取值算法时，的表达式为公式(2)中的k表示的是雷达回波的样本个数。取中值估计算法median表示的具体含义是，对花括号中的所有数值比较大小，取大小居中的那个数值作为取值。当以渐进最大似然(approximatedmaximumlikelihood,AML)估计作为杂波协方差矩阵M的估计算法，以取中值估计算法作为的取值算法时，的表达式为步骤3：针对公式(1)，将尺度参数β替换为相应的GLRT检测器修改为：公式(4)即为本发明提出的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)检测器。本发明提出的平滑GLRT(smoothGLRT,S-GLRT)检测器的可以通过下面的实验进一步验证。实验使用IPIX雷达采集的海杂波数据来分析S-GLRT的检测性能，提供数据的网址：http://soma.mcmaster.ca/ipix.php，数据名为：19980223-170435(距离分辨率为15m)，HH极化，该数据共含有60000个时间脉冲，34个距离单元。考虑到部分距离单元数据可能被污染，故而发明人选取了26个纯海杂波单元的数据，目标被加在第15个距离单元上。图2是本发明提出的S-GLRT和传统GLRT在不同协方差矩阵估计下的检测性能比较。显然，不论是NSCM估计器还是AML估计器，在实测杂波中，S-GLRT的检测性能明显优于GLRT的检测性能。