專利名稱：掃描模式海雜波局部多重分形目標(biāo)檢測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域中的掃描模式海雜波局部多重分形目標(biāo)檢測(cè)方法， 適用于各種對(duì)海成像偵察和預(yù)警雷達(dá)的信號(hào)處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雷達(dá)掃描模式海雜波是指雷達(dá)工作在掃描模式下每一個(gè)掃描周期在同一方位得 到的海面反射回波在時(shí)間上的串接。處理海雜波的傳統(tǒng)手段是研究其統(tǒng)計(jì)特性，建立隨機(jī) 統(tǒng)計(jì)模型。但是傳統(tǒng)手段大部分只利用了海雜波的一、二階統(tǒng)計(jì)特性?；诤ｋs波的非平穩(wěn) 特性，分形理論在海雜波研究中的應(yīng)用日益廣泛。Lo. T于1993年利用艦船目標(biāo)回波的分形 維數(shù)低于海雜波的分形維數(shù)這一特征進(jìn)行檢測(cè)。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，要精確估計(jì)信號(hào)分形維 數(shù)值，至少需要2000個(gè)采樣點(diǎn)，無(wú)法用于掃描模式下的雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)中，并且強(qiáng)海雜波背 景下雜波和目標(biāo)的分形維數(shù)往往存在混疊從而難以區(qū)分。單一分形經(jīng)常用計(jì)盒維數(shù)法計(jì)算 維數(shù)，它認(rèn)為只要盒子內(nèi)有圖形的像素這個(gè)盒子就被計(jì)進(jìn)來(lái)，而不考慮盒子內(nèi)像素的多少， 而多重分形考慮盒子內(nèi)像素或者其它物理量的差別，歸一化之后得到一個(gè)概率分布的集， 再用一個(gè)多重分形譜進(jìn)行描述，得到的結(jié)果包含了許多被單一分形忽略的信息。在現(xiàn)有的海雜波分形特性目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)中，都假設(shè)雷達(dá)工作在駐留模式下，即天 線不轉(zhuǎn)動(dòng)，只對(duì)著一個(gè)方位不斷發(fā)射接收信號(hào)，在駐留時(shí)間內(nèi)可以獲得足夠多的采樣點(diǎn)用 于分析計(jì)算。實(shí)際中，雷達(dá)均工作在掃描模式，對(duì)實(shí)時(shí)性有較強(qiáng)要求，在很短暫的波束停留 時(shí)間內(nèi)，可以得到的采樣點(diǎn)數(shù)很少，若將其直接應(yīng)用于海雜波的多重分形特性分析及目標(biāo) 檢測(cè)，將產(chǎn)生很大偏差。這限制了掃描模式下海雜波的多重分形特性及目標(biāo)檢測(cè)方法研究。

發(fā)明內(nèi)容
1.要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的在于提供一種可以在掃描模式海雜波中運(yùn)用的基于海雜波局部多 重分形特征的目標(biāo)檢測(cè)器。該檢測(cè)器不需要在一次掃描中即獲得充足的采樣點(diǎn)數(shù)用于運(yùn) 算，通過(guò)將同一方位多次掃描得到的海雜波數(shù)據(jù)在時(shí)間上串接，對(duì)現(xiàn)有維數(shù)估計(jì)方法加以 條件約束和修改，并在維數(shù)計(jì)算中采用迭代算法，形成在掃描模式下海雜波的廣義分形維 數(shù)與多重分形譜的計(jì)算方法，用局部多重分形譜構(gòu)成對(duì)海雜波和目標(biāo)具有良好分類能力的 模糊特征檢測(cè)器。該檢測(cè)器不需要一次掃描即獲得充足數(shù)據(jù)，且維數(shù)采用迭代更新，因而實(shí) 時(shí)性較強(qiáng)，且易于實(shí)現(xiàn)。2.技術(shù)方案本發(fā)明所述的掃描模式海雜波局部多重分形目標(biāo)檢測(cè)器，包括以下技術(shù)措施首 先將每一次掃描得到的海雜波時(shí)間序列按時(shí)間先后順序串接，并估計(jì)當(dāng)前若干掃描周期掃 描模式海雜波序列的局部廣義分形維數(shù)，然后對(duì)于每一次掃描得到的新海雜波數(shù)據(jù)，都附 加到原多次掃描得到的海雜波序列末尾，并拋棄第一段海雜波數(shù)據(jù)，采用維數(shù)迭代計(jì)算方 法進(jìn)行維數(shù)更新，得到每一次掃描的局部廣義分形維數(shù)。最后，提取掃描模式海雜波局部多重分形譜的模糊特征，形成檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，將其將其與給定虛警概率下的檢測(cè)門限進(jìn)行比較， 如果其低于檢測(cè)門限，判決為存在目標(biāo)信號(hào)，否則判決為沒(méi)有目標(biāo)信號(hào)。3.有益效果本發(fā)明相比背景技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)(1)該檢測(cè)器不需要一次掃描即獲得充足的采樣點(diǎn)數(shù)；(2)該檢測(cè)器可以對(duì)局部廣義多重分形維數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)迭代更新；(3)該檢測(cè)器對(duì)海雜波與目標(biāo)具有良好的分類能力；(4)該檢測(cè)器具有在強(qiáng)雜波中檢測(cè)微弱目標(biāo)的能力。
四

說(shuō)明書附圖是本發(fā)明的實(shí)施原理流程圖。
五具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。參照說(shuō)明書附圖，本發(fā)明的具 體實(shí)施方式分以下幾個(gè)步驟(1)從雷達(dá)天線回來(lái)的信號(hào)經(jīng)放大、混頻和檢波后，送入計(jì)算裝置1進(jìn)行預(yù)處理， 并對(duì)幅度進(jìn)行歸一化處理。(2)計(jì)算裝置2接收輸入的雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)，確定方位采樣率、每個(gè)掃描周期在同一 個(gè)方位可以接收到的相參脈沖串的長(zhǎng)度M及所要用于一次處理的時(shí)間序列總長(zhǎng)度N*M，其 中N為掃描周期數(shù)目，并在存儲(chǔ)裝置3中開(kāi)辟相應(yīng)的存儲(chǔ)空間用于存儲(chǔ)一次掃描回波數(shù)據(jù) 及運(yùn)算。(3)計(jì)算裝置4接收來(lái)計(jì)算裝置2的輸出數(shù)據(jù)M,確定受限無(wú)標(biāo)度區(qū)間r—1彡M，并 選取相應(yīng)的尺度進(jìn)行存儲(chǔ)用于計(jì)算，尺度〃 =^r，為便于計(jì)算，可取M的數(shù)值為2的冪次，則 η 可取 2、i = 1,2, ...，2logM;(4)計(jì)算裝置5接收計(jì)算裝置3與計(jì)算裝置4的輸出結(jié)果，采用計(jì)盒維數(shù)法，計(jì)算 不同尺度r條件下質(zhì)量(測(cè)度)的分布概率以及當(dāng)前掃描周期回波的盒子數(shù)，其中分布概 率按如下公式計(jì)算 其中，Au表示一個(gè)盒子內(nèi)包含采樣點(diǎn)幅度值的和；Σ Au表示所有采樣點(diǎn)幅度值的 總禾口。(5)計(jì)算裝置6接收計(jì)算裝置5的輸出結(jié)果，并采用迭代更新方法計(jì)算總時(shí)間序列 (長(zhǎng)度為Ν*Μ)的盒子總數(shù)。迭代公式如下 其中，是上一個(gè)掃描周期(包含)之前若干個(gè)掃描周期組成的時(shí)間序列在尺 度為1時(shí)的總盒子數(shù)估計(jì)值，為本次掃描所得時(shí)間序列在尺度為1時(shí)計(jì)算得到的盒子 數(shù)，乂力為當(dāng)前掃描周期(包含)之前若干個(gè)掃描周期組成的時(shí)間序列在尺度為1時(shí)的總盒 子數(shù)估計(jì)值，W1, W2都與尺度1和掃描周期ητ有關(guān)，且Wl+W2 = 1。
(6)暫存裝置7接收來(lái)計(jì)算裝置6的輸出結(jié)果，并輸入延時(shí)裝置8延時(shí)存儲(chǔ)一個(gè)掃 描周期，用于下一個(gè)掃描周期運(yùn)算中計(jì)算裝置6的盒子總數(shù)迭代更新運(yùn)算。(7)計(jì)算裝置9將計(jì)算裝置5和計(jì)算裝置7的輸出結(jié)果，并完成求局部配分函數(shù)的 運(yùn)算 計(jì)算裝置10完成求取局部廣義分形維數(shù)運(yùn)算 (8)計(jì)算裝置11接受計(jì)算裝置9的輸出結(jié)果，完成一元線性回歸運(yùn)算，得到斜率， 即局部質(zhì)量指數(shù)τ M(q)，并采用勒讓德變換，得到局部多重分形譜fM( α )。(9)計(jì)算裝置12接受計(jì)算裝置11的輸出結(jié)果，提取其模糊特征-隸屬度，形成檢 測(cè)統(tǒng)計(jì)量。將該檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量與給定虛警概率下的檢測(cè)門限一同送入比較器13，進(jìn)行比較，如 果檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量低于檢測(cè)門限，判決為存在目標(biāo)信號(hào)，否則判決為沒(méi)有目標(biāo)信號(hào)。
權(quán)利要求
掃描模式海雜波多重分形目標(biāo)檢測(cè)器，其特征在于包括以下技術(shù)措施(1)掃描模式海雜波序列分段維數(shù)計(jì)算；(2)用尺度受限盒維數(shù)來(lái)迭代計(jì)算掃描模式海雜波局部廣義分形維數(shù)；(3)運(yùn)用局部多重分形譜形成對(duì)雜波與目標(biāo)具有良好分類能力的模糊特征檢測(cè)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描模式海雜波序列及分段維數(shù)計(jì)算，其特征在于具有如下 技術(shù)特征雷達(dá)工作在掃描模式下每一個(gè)掃描周期在同一方位得到的海面反射回波在時(shí)間 上串接，其在時(shí)間上分段拼接，只在相干脈沖串內(nèi)部滿足統(tǒng)計(jì)自相似，脈沖串之間自相似性 中斷，分段分形維數(shù)計(jì)算基于如下公式 即由N個(gè)掃描周期構(gòu)成的長(zhǎng)時(shí)間序列X與駐留模式下得到的時(shí)間序列χ具有相同的維 數(shù)值，其中Xk為工作在掃描模式下的雷達(dá)第k個(gè)掃描周期采樣得到的相干脈沖串，Xi為工 作在駐留模式下長(zhǎng)脈沖串中與掃描模式在時(shí)間上相對(duì)應(yīng)的第k個(gè)子區(qū)間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用尺度受限盒維數(shù)來(lái)迭代計(jì)算掃描模式海雜波局部廣義分 形維數(shù)及局部多重分形譜，其特征在于采用如下的技術(shù)措施步驟設(shè)每個(gè)相干脈沖串長(zhǎng)度 為M，在最大尺度不超過(guò)M的尺度r下計(jì)算得到質(zhì)量(測(cè)度)分布概率(r)，舍棄較大尺 度，采用尺度受限于區(qū)間(1/M，c )的盒維數(shù)方法計(jì)算得到局部配分函數(shù)與局部質(zhì)量指數(shù)， 局部廣義分形維數(shù)計(jì)算可以按照下式計(jì)算 受限盒維數(shù)計(jì)算中，當(dāng)前盒子總數(shù)可以采用如下公式迭代更新 其中，Μ,是上一個(gè)掃描周期(包含)之前若干個(gè)掃描周期組成的時(shí)間序列在尺度 為1時(shí)的總盒子數(shù)估計(jì)值，為本次掃描所得時(shí)間序列在尺度為1時(shí)計(jì)算得到的盒子數(shù)， ■為當(dāng)前掃描周期(包含)之前若干個(gè)掃描周期組成的時(shí)間序列在尺度為1時(shí)的總盒子 數(shù)估計(jì)值。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雷達(dá)掃描模式海雜波局部多重分形目標(biāo)檢測(cè)器，該技術(shù)屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域?，F(xiàn)有的海雜波多重分形目標(biāo)檢測(cè)方法都假設(shè)雷達(dá)工作在駐留模式，且維數(shù)計(jì)算運(yùn)算量較大，缺乏實(shí)時(shí)性。本發(fā)明基于雷達(dá)工作在掃描模式，并且不需要一次掃描即獲得充足采樣點(diǎn)數(shù)進(jìn)行多重分形計(jì)算，每一掃描周期維數(shù)的計(jì)算采用迭代方法進(jìn)行更新，保證實(shí)時(shí)性，提取局部多重分形譜的模糊特征形成檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量。該檢測(cè)器對(duì)海雜波和目標(biāo)具有良好的分類能力，并具有在強(qiáng)海雜波中檢測(cè)微弱目標(biāo)的能力，同時(shí)也適用于在分形非平穩(wěn)雜波中跟蹤目標(biāo)信號(hào)，具有推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01S7/41GK101881826SQ20091013714
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者關(guān)鍵, 劉寧波, 宋杰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院