本發(fā)明屬于雷達目標檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法。

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)，尤其是海雜波的統(tǒng)計特性會直接影響到檢測器的性能。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，協(xié)方差矩陣估計算法將海雜波的統(tǒng)計特性等同于散斑的統(tǒng)計特性，即由雜波估計的協(xié)方差矩陣與由散斑估計的協(xié)方差矩陣相等，忽略了紋理對散斑協(xié)方差矩陣估計的影響，又或僅利用輔助數(shù)據(jù)計算雜波的協(xié)方差矩陣。例如，中國人民解放軍海軍航空工程學院申請的發(fā)明專利：局部均勻雜波協(xié)方差矩陣自適應(yīng)估計方法(專利申請?zhí)枺篶n201510295098.2，公開號：cn104849705a)。該專利申請設(shè)計雜波非均勻分組模型對雜波局部均勻性進行合理描述，通過數(shù)據(jù)一致性指標準確判斷雜波均勻程度并精確估計不同雜波組大小，提出一種局部均勻雜波協(xié)方差矩陣自適應(yīng)估計方法，充分融合雜波局部均勻性信息，提高了參考數(shù)據(jù)利用率，提升了估計方法的環(huán)境自適應(yīng)性。該專利申請的不足之處在于：僅利用輔助數(shù)據(jù)進行協(xié)方差矩陣計算，忽略了待檢測單元的數(shù)據(jù)，降低了估計精度。又例如，中國人民解放軍海軍航空工程學院申請的發(fā)明專利：一種高效的協(xié)方差矩陣結(jié)構(gòu)估計方法(專利申請?zhí)枺篶n201210070957.4，公開號：cn102621535b)，該專利采用實部和虛部數(shù)據(jù)相除的方法進行預(yù)處理后求采樣協(xié)方差矩陣，保證了得到的初始化矩陣對雜波具有完全恒虛警特性，再充分利用輔助數(shù)據(jù)的實部和虛部進行迭代。但該專利的主要不足是：將海雜波的統(tǒng)計特性等同于散斑的統(tǒng)計特性，忽略了紋理對散斑統(tǒng)計特性的影響，這勢必會引入了估計誤差。

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，提出一種基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法，該方法在保證檢測器對協(xié)方差矩陣恒虛警前提下，提高了協(xié)方差矩陣的估計精度，改善了檢測器的檢測性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是一種基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法，具體包括如下步驟：

步驟1：采用map-glrt(maximumaposteriorigeneralizedlikelihoodratiotest)檢測器數(shù)學表達式作為數(shù)學原型；

步驟2：以基于最大后驗的mscm(modifiedsamplecovariancematrix)估計算法作為雜波協(xié)方差矩陣的估計算法；

步驟3：將map-glrt檢測器數(shù)學表達式中的協(xié)方差矩陣替換為mscm，得到map-glrt檢測器的修正形式，即基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法的map-glrtmscm檢測器的表達式。

進一步，上述步驟1中所述的map-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(dǎo)向矢量，zk表示雷達接收待檢測單元的回波，k表示第k個待檢測距離單元，k表示總的待檢測單元的距離單元數(shù)，n表示陣元數(shù)，h表示共軛轉(zhuǎn)置，β為尺度參數(shù)，ξ為判決門限，h1為原假設(shè)，h0為備則假設(shè)。

上述步驟2中所述的基于最大后驗的mscm估計算法作為雜波協(xié)方差矩陣的估計算法中，紋理的最大后驗估計形式為：

其中，zl表示第l個參考樣本單元的回波，zk表示第k個待檢測單元樣本的回波，η為形狀參數(shù)，表示第k個待檢測單元樣本紋理的最大后驗估計，表示第l個參考樣本紋理的最大后驗估計，i＝0,1，表示備擇假設(shè)和原假設(shè)條件，t表示第t次迭代。

上述步驟2中所述的基于最大后驗的mscm估計算法作為雜波協(xié)方差矩陣的估計算法中，mscm的估計形式為：

其中，為初始矩陣，i＝0,1，t＝0,1,…,nit，nit是迭代次數(shù)，l表示第l個參考距離單元，l表示總的參考單元的距離單元數(shù)。

上述步驟3中所述的map-glrtmscm檢測器的表達式為：

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map-glrtmscm檢測器，其引入基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法是為了提高協(xié)方差矩陣的估計精度，對于均勻海雜波背景下的目標檢測，map-glrtmscm檢測器仍具有與map-glrt檢測器相近的檢測性能。符合實際的雜波環(huán)境要求，檢測器能在實測海雜波數(shù)據(jù)實驗中也獲得更好的檢測性能。

(2)本發(fā)明提出的map-glrtmscm對協(xié)方差矩陣具有恒虛警特性。

(3)map-glrtmscm檢測器中的協(xié)方差矩陣采用基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法，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map-glrtmscm與nsdd-glrt和os-glrt在實測雜波情況下對于性能比較圖。

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)明在海雜波背景下，提升了map-glrt檢測器性能的方法，其中的主要技術(shù)問題包括：

(1)協(xié)方差矩陣算法的選擇。

(2)map-glrtmscm檢測器數(shù)學表達式的導(dǎo)出。

本發(fā)明所述的基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法包括以下技術(shù)措施：首先，給出map-glrt檢測器的數(shù)學表達式。然后，以基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計作為雜波協(xié)方差矩陣的估計算法。最后，將map-glrt檢測器數(shù)學表達式中的協(xié)方差矩陣替換為mscm，得到基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法的map-glrt檢測器的表達式。

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣估計算法，該算法包括：

步驟1：首先采用map-glrt檢測器數(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(dǎo)向矢量，zk表示雷達接收待檢測單元的回波，k表示第k個待檢測距離單元，k表示總的待檢測單元的距離單元數(shù)，n表示陣元數(shù)，h表示共軛轉(zhuǎn)置，β為尺度參數(shù)，ξ為判決門限，h1為原假設(shè)，h0為備則假設(shè)。

步驟2：當以基于最大后驗的修正樣本協(xié)方差矩陣mscm估計作為雜波協(xié)方差矩陣的估計算法，紋理的最大后驗估計形式為：

公式(2)中zl表示第l個參考樣本單元的回波，zk表示第k個待檢測單元樣本的回波，η為形狀參數(shù)，表示第k個待檢測單元樣本紋理的最大后驗估計，表示第l個參考樣本紋理的最大后驗估計，i＝0,1，表示備擇假設(shè)和原假設(shè)條件，t表示第t次迭代。mscm的估計形式為：

公式(3)中為初始矩陣，i＝0,1，t＝0,1,…,nit，nit是迭代次數(shù)，l表示第l個參考距離單元，l表示總的參考單元的距離單元數(shù)。

步驟3：針對公式(1)，將協(xié)方差矩陣m替換為mscm，相應(yīng)的map-glrt檢測器修改為：

公式(4)即為本發(fā)明提出的map-glrtmscm檢測器。

本發(fā)明提出的map-glrtmscm檢測器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map-glrtmscm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為本發(fā)明提出的map-glrtmscm與nsdd-glrt和os-glrt在均勻海雜波環(huán)境下的檢測性能比較。顯然，在實測雜波情況下，map-glrt的檢測性能明顯優(yōu)于nsdd-glrt和os-glrt的檢測性能。