一种海杂波背景下的小目标分形检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达技术领域，特别涉及了一种海杂波背景下的小目标分形检测方 法。
【背景技术】
[0002] 海杂波指的是雷达照射海面后散射的回波，受到诸如风、浪等多种因素的影响，海 上小目标的雷达散射截面积很小，被淹没在海杂波和噪声中。实测海杂波具有类似噪声的 特性，传统频谱分析方法并不适用，如何从复杂海情中准确、可靠地发现小目标，已成为当 前雷达信号处理领域的研宄重点。当前海杂波小目标检测大多靠统计建模，例如正态分布 和相关K分布等统计模型，通过查验分布特性的变化来检测小目标，检测模型大多建立在 海面平稳的基础上，实际海杂波受到潮汐、湿度等多种因素影响，具有剧烈的非平稳性，当 海情变化且信杂比较低时，基于统计的检测方法基本失效。而采用相空间重构与学习机结 合的方法检测小目标虽有一定效果，但学习机本身存在很多问题，如训练需要大量的数据 和时间，训练样本无法反映复杂的海情，导致模型的泛化能力差，难以满足实际需求。
[0003] 目前较为认可的是采用时域分形方法检测海杂波小目标，通过去势波动分析法 (DFA)求得时域条件下含小目标的分形特征差异，但其阈值难以确定，并在某些海情下存在 失效的问题。时域分形海杂波小目标检测方法存在的问题是对海情依赖性强，在海情出现 变化时检测方法的功能受到严重的影响。同时，传统方法主要依靠经验设定分形维数阈值 来判断小目标的存在。总的来说，随着海情的变化，海杂波分形特征并不稳定，设定单一的 分数维阈值不具有普适效果。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本发明旨在提供一种海杂波背景下的小 目标分形检测方法，克服了传统方法受海情影响严重，以及泛化性不足的问题。
[0005] 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
[0006] 一种海杂波背景下的小目标分形检测方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将全相参雷达的回波数据作为输入，记为x(t)，t= 1，2,…，N，对其进行FRFT 运算：
【主权项】
1. 一种海杂波背景下的小目标分形检测方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将全相参雷达的回波数据作为输入，记为X(t)，t= 1，2,…，N，对其进行FRFT运 算：
(1) 其中，N为输入回波数据的长度，Xp(t，u)是定义在"分数频率"u域的FRFT谱，p为变 换阶数，Kp (t，u)为FRFT的核函数； (2) 将Xp(t，u)减去均值后求局部和，建立一新的序列y(t):
⑵ 其中，其中无为输入回波数据FRFT谱的均值； (3) 将新序列y(t)分解成\=int(N/m)个等长且不相交的子序列，若对y(t)不能完 全分解，则对其进行反向分解，得到2Nm个子序列；其中，m为子序列的长度； (4) 对步骤（3)中的各子序列采用最小二乘法进行K阶多项式拟合，求得子序列的局部 趋势项yt，m(s)，然后求取均方差F2(t，m):
其中，s(t)为冲激函数，a=p31 /2为旋转角，n为整数，j为虚数单位。
4. 根据权利要求1所述一种海杂波背景下的小目标分形检测方法，其特征在于：步骤 (4)中K= 1，2, 3。
5. 根据权利要求1所述一种海杂波背景下的小目标分形检测方法，其特征在于：步骤 (6)中无标度区间为（24,2 15)。
6. 根据权利要求1所述一种海杂波背景下的小目标分形检测方法，其特征在于：步骤 (6)中变换阶数p的取值范围是pG[1，2]。
7. 根据权利要求1所述一种海杂波背景下的小目标分形检测方法，其特征在于：步 骤（6)中所述某一距离门的Hurst指数与其他距离门存在较大差异判定标准：该距离门的 Hurst指数与所有距离门中最小Hurst指数的差值超过该最小Hurst指数的30%。
【专利摘要】本发明公开了一种海杂波背景下的小目标分形检测方法，依次包括输入雷达数据、FRFT变换、趋势波动分析求取分形维数、寻找最有变换阶数、根据各距离门Hurst指数是否异常判断是否有小目标。本发明利用分数阶Fourier变换理论(FRFT)，结合实测海杂波在分数阶Fourier变换(FRFT)域的分形特征，克服了传统方法受海情影响严重，以及泛化性不足的问题。
【IPC分类】G01S7-41
【公开号】CN104614717
【申请号】CN201510044509
【发明人】行鸿彦, 张强, 徐伟, 季鑫源
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月28日