一種基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域，它特別設(shè)及了多發(fā)多收雷達(dá)系統(tǒng)下多通道目標(biāo)檢測(cè)技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隱身技術(shù)的飛速發(fā)展使雷達(dá)探測(cè)技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)。目標(biāo)隱身設(shè)計(jì)針對(duì)單站雷達(dá) 基于后向散射的探測(cè)機(jī)理，可顯著減少被單站雷達(dá)捕獲的后向散射能量，使單個(gè)雷達(dá)威力 睹降，"威力清零"。分布式多傳感器網(wǎng)絡(luò)探測(cè)技術(shù)能夠充分利用空間多節(jié)點(diǎn)布局形態(tài)，有效 地利用節(jié)點(diǎn)多頻、多極化和目標(biāo)的多向散射能量，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下隱身目標(biāo)的探測(cè)。因此， 多個(gè)通道聯(lián)合目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)成為分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)探測(cè)技術(shù)不可或缺的一部分。
[0003] 傳統(tǒng)分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)探測(cè)系統(tǒng)聯(lián)合利用多通道檢測(cè)往往是基于廣義似然比 佑LRT)、Rao、Wald等準(zhǔn)則，推導(dǎo)出檢測(cè)器結(jié)構(gòu)，利用所有多通道信號(hào)信息通過(guò)檢測(cè)器判斷 目標(biāo)有無(wú)。該種方法在假設(shè)各發(fā)射-接收通道間目標(biāo)是服從獨(dú)立同分布假設(shè)下或者目標(biāo) 在各通道間起伏不劇烈假設(shè)下是非常合理的，然而，當(dāng)利用分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)探測(cè)探測(cè)隱身 目標(biāo)時(shí)，各發(fā)射-接收通道的目標(biāo)回波在很多情況下是起伏的，且往往存在幾個(gè)發(fā)射-接 收通道目標(biāo)回波能量相對(duì)很強(qiáng)，其他發(fā)射-接收通道目標(biāo)回波能量相對(duì)很弱情況，例如1) 各發(fā)射-接收通道采用不同載頻時(shí)，目標(biāo)散射強(qiáng)度往往會(huì)隨著載頻的不同而改變；2)各 發(fā)射-接收通道觀測(cè)方位差異很大時(shí)，導(dǎo)致觀測(cè)目標(biāo)的視角不同，散射強(qiáng)度不同；3)各發(fā) 射-接收通道采用不同極化方式時(shí)，目標(biāo)散射強(qiáng)度也會(huì)差異很大。如果在該些實(shí)際情況下， 依然采用全通道聯(lián)合檢測(cè)算法，就會(huì)導(dǎo)致多通道非相干積累損失大于多通道空間分集增益 情況發(fā)生，引起檢測(cè)性能下降。針對(duì)探測(cè)隱身目標(biāo)等需求，2013年和2014年本團(tuán)隊(duì)對(duì)隱身 目標(biāo)在不同發(fā)射-接收通道間起伏導(dǎo)致檢測(cè)性能不穩(wěn)定現(xiàn)象做了相關(guān)性能分析。目前，針 對(duì)該種實(shí)際情況，仍沒(méi)有一種有效且便于實(shí)際應(yīng)用的方案解決目標(biāo)檢測(cè)性能下降問(wèn)題。本 團(tuán)隊(duì)通過(guò)前期對(duì)該現(xiàn)象的性能分析，在不改變檢測(cè)器結(jié)構(gòu)條件下，提出一種切實(shí)可行且非 常有意義的檢測(cè)方案：基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了實(shí)現(xiàn)分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)有效探測(cè)隱身目標(biāo)的需求，本發(fā)明提供了一種基于通 道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法。該方法首先基于廣義似然比（或Rao、Wald)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)多 通道檢測(cè)器結(jié)構(gòu)；然后根據(jù)各通道檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量大小進(jìn)行排序（從小到大）；其次采用序貫檢 測(cè)思想，通過(guò)循環(huán)判斷后n個(gè)通道的聯(lián)合檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量是否超過(guò)口限，直到檢測(cè)到目標(biāo)為止。 對(duì)現(xiàn)有分布式雷達(dá)系統(tǒng)達(dá)到無(wú)需改變檢測(cè)器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)代價(jià)小、復(fù)雜度低，并且可顯著提升 隱身目標(biāo)探測(cè)性能的目的。
[0005] 本發(fā)明提供了一種基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法，它包括W下步驟：
[0006] 步驟1;各發(fā)射-接收通道接收回波信號(hào)，對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波并采 樣；
[0007] 步驟2;針對(duì)某檢測(cè)單元，根據(jù)各通道檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量大小對(duì)通道進(jìn)行排序；
[000引步驟3;利用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量最大的1個(gè)通道的數(shù)據(jù)判定檢測(cè)單元是否存在目標(biāo)，若不 存在則利用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量最大的2個(gè)通道的數(shù)據(jù)來(lái)判定，若不存在則依次增加判定目標(biāo)存在 的檢測(cè)通道的個(gè)數(shù)，直至判定出存在目標(biāo)或不能再增加判定目標(biāo)的檢測(cè)通道的個(gè)數(shù)；
[0009] 步驟4;輸出步驟3的判定結(jié)果。
[0010] 所述步驟1第1個(gè)發(fā)射-接收通道的回波為；.Y,的町戶(hù)0'>(f-r;)+?w)，1 = 1，2,. . .，L
[0011]其中丫1表征從第1發(fā)射-接收通道的目標(biāo)散射特性W及傳輸通道衰減等對(duì)信號(hào) 幅度和相位造成的影響；Ti目標(biāo)在第1個(gè)發(fā)射-接收通道目標(biāo)的時(shí)延；0 1為目標(biāo)在第1個(gè) 發(fā)射-接收通道的隨機(jī)相位；P(t)為發(fā)射的簡(jiǎn)單方波信號(hào)（不同發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)相互 正交）；ni(t)為第1個(gè)發(fā)射-接收通道接收的噪聲，在該分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為對(duì)空預(yù)警 雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，ni(t)建模為均值為0,方差為0 2的高斯白噪聲.
[0012] 經(jīng)過(guò)匹配濾波并采樣后，第1發(fā)射-接收通道的復(fù)包絡(luò)信號(hào)為：
[0013] ri= 丫i+rii，1 = 1, 2,. . . ,L。
[0014] 所述步驟2第1個(gè)發(fā)射-接收通道檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量Ti=Iril2,其中丫 1為各接收通道 復(fù)散射強(qiáng)度，通道間目標(biāo)非同分布模型丫 1= 丫（0 1，Pi，fi)，01為雷達(dá)系統(tǒng)觀測(cè)目標(biāo)的方 位，fi為雷達(dá)的載頻，P1為雷達(dá)的極化方式。
[0015] 所述步驟3首先確定當(dāng)前參與判定目標(biāo)的檢測(cè)通道個(gè)數(shù)下的目標(biāo)檢測(cè)口限，檢測(cè) 口限確定的方法為；根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)所需虛警及參與判定的檢測(cè)通道數(shù)據(jù)，通過(guò)蒙特卡洛方 法在該檢測(cè)單元只存在噪聲不存在目標(biāo)情況下，確定當(dāng)前檢測(cè)口限；判定目標(biāo)是否存在時(shí) 是將參與判定的所有檢測(cè)通道的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量求和，與所獲得當(dāng)前檢測(cè)口限比較，若大于等 于檢測(cè)口限則目標(biāo)存在，若小于則目標(biāo)不存在，進(jìn)行下一步判定。
[0016] 通過(guò)上面的步驟，就可W實(shí)現(xiàn)基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)。
[0017] 本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于針對(duì)分布式雷達(dá)系統(tǒng)探測(cè)隱身目標(biāo)問(wèn)題，提出一套基于通道 優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方案，改善了基于全通道聯(lián)合目標(biāo)檢測(cè)算法在面對(duì)接收通道間目 標(biāo)起伏情況實(shí)際問(wèn)題帶來(lái)的檢測(cè)性能下降、檢測(cè)性能不穩(wěn)定問(wèn)題述過(guò)序貫檢測(cè)思想實(shí)現(xiàn) 了通道優(yōu)選。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)序貫檢測(cè)思想實(shí)現(xiàn)了通道優(yōu)選，無(wú)需改變雷達(dá)系統(tǒng)硬件結(jié) 構(gòu)，實(shí)現(xiàn)代價(jià)小，復(fù)雜度低。另外利用該方法，可有效改善目標(biāo)在通道間起伏帶來(lái)檢測(cè)性能 不穩(wěn)定的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的流程圖；
[0020] 圖2為分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)序貫檢測(cè)結(jié)構(gòu)；
[0021] 圖3為基于通道優(yōu)選的多通道檢測(cè)效果。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明主要采用計(jì)算機(jī)仿真的方法進(jìn)行驗(yàn)證，所有步驟、結(jié)論都在MTLAB-R2010b 上驗(yàn)證正確。具體實(shí)施步驟如下：
[0023] 步驟1、匹配濾波；
[0024] 設(shè)第1個(gè)發(fā)射-接收通道的回波為；如)町,e^p(f-r,)+",(〇, 1=1，2，...，L
[0025] 其中丫 1表征從第1發(fā)射-接收通道的目標(biāo)散射特性W及傳輸通道衰減等對(duì)信號(hào) 幅度和相位造成的影響；T1目標(biāo)在第1個(gè)發(fā)射-接收通道目標(biāo)的時(shí)延；01為目標(biāo)在第1個(gè) 發(fā)射-接收通道的隨機(jī)相位；P(t)為發(fā)射的簡(jiǎn)單方波信號(hào)（不同發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)相互 正交）；ni(t)為第1個(gè)發(fā)射-接收通道接收的噪聲，在該分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為對(duì)空預(yù)警 雷達(dá)系統(tǒng)時(shí)，ni(t)建模為均值為0,方差為0 2的高斯白噪聲。
[0026] 經(jīng)過(guò)匹配濾波并采樣后，第1發(fā)射-接收通道的復(fù)包絡(luò)信號(hào)為：
[0027] ri=丫i+rii，1=1，2,. . .，L [002引步驟2、通道間目標(biāo)非同分布建模
[0029]各接收通道復(fù)散射強(qiáng)度丫1實(shí)際是與雷達(dá)系統(tǒng)觀測(cè)目標(biāo)的方位01、雷達(dá)的載頻 fi、雷達(dá)的極化方式Pi直接相關(guān)，因此散射強(qiáng)度丫 1是一個(gè)關(guān)于0 1、fi和P1的多維函數(shù) (1 = 1, 2,. . . ,L)；
[0030] 丫 1= 丫（日1，P1，fi)
[0031] 當(dāng)各發(fā)射-接收通道1 (1 = 1，2, . . .，L)的0 1、fi和P1存在差異時(shí)，丫 1統(tǒng)計(jì)特 性也隨之發(fā)生改變；0 1、fi和P1差異越大，丫 1(1 = 1，2,. . .，L)間統(tǒng)計(jì)特性差異越大。 因此針對(duì)目標(biāo)在不同通道間服從非同分布特性，我們上述散射強(qiáng)度丫 1關(guān)于0i、fi和P1的 多維函數(shù)表達(dá)式稱(chēng)為通道間目標(biāo)非同分布模型。通過(guò)仿真數(shù)據(jù)驗(yàn)證；Gamma起伏可W準(zhǔn)確 的對(duì)XX隱身目標(biāo)建模，即朽2~G(巧，々)不同通道的分布由形狀參數(shù)和尺度參數(shù)P巧 同決定，巧A。
[0032] 步驟3、設(shè)計(jì)多通道檢測(cè)器結(jié)構(gòu)：
[0033] 基于廣義似然比檢準(zhǔn)則，在高斯白噪聲背景下，多通道檢測(cè)器結(jié)構(gòu)為平方律檢測(cè) 器求和形式：
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法，它包括以下步驟： 步驟1:各發(fā)射-接收通道接收回波信號(hào)，對(duì)接收到的回波信號(hào)進(jìn)行匹配濾波并采樣； 步驟2 :針對(duì)某檢測(cè)單元，根據(jù)各通道檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量大小對(duì)通道進(jìn)行排序； 步驟3 :利用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量最大的1個(gè)通道的數(shù)據(jù)判定檢測(cè)單元是否存在目標(biāo)，若不存在 則利用檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量最大的2個(gè)通道的數(shù)據(jù)來(lái)判定，若不存在則依次增加判定目標(biāo)存在的檢 測(cè)通道的個(gè)數(shù)，直至判定出存在目標(biāo)或不能再增加判定目標(biāo)的檢測(cè)通道的個(gè)數(shù)； 步驟4 :輸出步驟3的判定結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于所述步 驟1第1個(gè)發(fā)射-接收通道的回波為：+ / = 1，2，."，L 其中γ 1表征從第1發(fā)射-接收通道的目標(biāo)散射特性以及傳輸通道衰減等對(duì)信號(hào)幅度 和相位造成的影響；τ i目標(biāo)在第1個(gè)發(fā)射-接收通道目標(biāo)的時(shí)延；Θ 1為目標(biāo)在第1個(gè)發(fā) 射-接收通道的隨機(jī)相位；P (t)為發(fā)射的簡(jiǎn)單方波信號(hào)（不同發(fā)射天線發(fā)射的信號(hào)相互正 交）；&(〇為第1個(gè)發(fā)射-接收通道接收的噪聲，在該分布式雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為對(duì)空預(yù)警雷 達(dá)系統(tǒng)時(shí)，I ll (t)建模為均值為0,方差為σ 2的高斯白噪聲； 經(jīng)過(guò)匹配濾波并采樣后，第1發(fā)射-接收通道的復(fù)包絡(luò)信號(hào)為： T1= γ !+np 1 = 1，2, · · ·，L0
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于所述步 驟2第1個(gè)發(fā)射-接收通道檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量T1= |Γι|2,其中γι為各接收通道復(fù)散射強(qiáng)度，通 道間目標(biāo)非同分布模型Y 1= γ (Θ u Ppf1), Q1S雷達(dá)系統(tǒng)觀測(cè)目標(biāo)的方位，匕為雷達(dá)的 載頻，P1為雷達(dá)的極化方式。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法，其特征在于所述步 驟3首先確定當(dāng)前參與判定目標(biāo)的檢測(cè)通道個(gè)數(shù)下的目標(biāo)檢測(cè)門(mén)限，檢測(cè)門(mén)限確定的方法 為：根據(jù)目標(biāo)檢測(cè)所需虛警及參與判定的檢測(cè)通道數(shù)據(jù)，通過(guò)蒙特卡洛方法在該檢測(cè)單元 只存在噪聲不存在目標(biāo)情況下，確定當(dāng)前檢測(cè)門(mén)限；判定目標(biāo)是否存在時(shí)是將參與判定的 所有檢測(cè)通道的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量求和，與所獲得當(dāng)前檢測(cè)門(mén)限比較，若大于等于檢測(cè)門(mén)限則目 標(biāo)存在，若小于則目標(biāo)不存在，進(jìn)行下一步判定。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于通道優(yōu)選的多通道目標(biāo)檢測(cè)方法，屬于目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域，它特別涉及了多發(fā)多收雷達(dá)系統(tǒng)下多通道目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。該方法首先基于廣義似然比(或Rao、Wald)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)多通道檢測(cè)器結(jié)構(gòu)；然后根據(jù)各通道檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量大小進(jìn)行排序(從小到大)；其次采用序貫檢測(cè)思想，通過(guò)循環(huán)判斷后n個(gè)通道的聯(lián)合檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量是否超過(guò)門(mén)限，直到檢測(cè)到目標(biāo)為止。對(duì)現(xiàn)有分布式雷達(dá)系統(tǒng)達(dá)到無(wú)需改變檢測(cè)器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)代價(jià)小、復(fù)雜度低，并且可顯著提升隱身目標(biāo)探測(cè)性能的效果。
【IPC分類(lèi)】G01S7-41
【公開(kāi)號(hào)】CN104880696
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510235770
【發(fā)明人】易偉, 李溯琪, 楊亞, 李雪婷, 孔令講, 楊曉波, 王佰錄
【申請(qǐng)人】電子科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日