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首页高分辨雷达中自适应估计强散射点的检测方法
"本文主要探讨了高分辨雷达在距离扩展目标检测中的挑战以及一种解决方法——强散射点自适应估计。作者孙迎丰、曾维贵、史冲和王新政指出,随着雷达分辨率的提高,目标回波不再局限于单个或少数几个距离单元,而是扩展到多个单元,形成距离扩展目标。这种情况下,传统的能量积累检测方法可能会因为目标散射中心的稀疏分布而导致陷落损失,从而降低检测性能。 为了解决这一问题,作者提出了一种基于目标强散射点的积累检测方法。这种方法利用最大类间方差法对目标的强散射点进行自适应估计,旨在更精确地定位和积累目标回波的信息,以减少陷落损失。最大类间方差法是一种统计方法,通常用于特征选择和分类,这里被创造性地应用于目标检测,以提高检测的准确性和可靠性。 文章通过仿真验证了这种方法的有效性,表明自适应估计强散射点能显著改善检测性能,特别是在目标散射不均匀的情况下。此外,尽管能量积累检测在理论上具有更好的性能,但其实现复杂度较高,而本文提出的方案在保持良好性能的同时,可能提供更简单的实现路径。 关键词涉及的距离扩展目标、能量积累、陷落损失和类间方差是理解本文核心内容的关键。距离扩展目标是现代雷达信号处理的重要研究对象,能量积累和二进制积累是两种常用的检测策略,而陷落损失和类间方差则是评估和改进这些策略的重要指标。该研究对提高雷达系统在复杂环境下的目标检测能力具有重要的理论和实践意义,特别是在军事和航空航天领域。" 这篇论文属于工程技术领域,发表在2014年的《海军航空工程学院学报》上,对雷达信号处理和目标检测技术的专业人士具有很高的参考价值。
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2014年 海 军 航 空 工 程 学 院 学 报海 军 航 空 工 程 学 院 学 报 2014
第29卷 第5期 Journal of Naval Aeronautical and Astronautical University Vol.29 No.5
文章编号:1673-1522(2014)05-0440-05 DOI: 10.7682/j.issn.1673-1522.2014.05.009
距离扩展目标检测中的
强散射点自适应估计方法
孙迎丰
1a
,曾维贵
1b
,史 冲
2
,王新政
1b
(1. 海军航空工程学院 a. 研究生管理大队;b. 科研部,山东 烟台 264001;2. 91206 部队,山东 青岛 266108)
摘 要:高分辨雷达通过积累多个距离单元上的目标回波,达到提高距离扩展目标检测性能的目的。由于目标散
射中心的稀疏分布,常规的能量积累检测方法存在陷落损失,而基于目标强散射点的积累检测方法可有效克服因
陷落损失造成的检测性能下降问题。利用最大类间方差法对目标强散射点进行自适应估计,并通过仿真验证了该
方法改善检测性能的有效性。
关键词:距离扩展目标;能量积累;陷落损失;类间方差
中图分类号:TN957.51 文献标志码:A
早期雷达分辨率较低,目标回波都集中在 1~2个
距离分辨单元内,目标被视为点目标。随着雷达分辨
率的提高,目标回波分布到多个不同的距离分辨单元
内,形成距离扩展目标。即使中低分辨率的雷达,对
于舰船等大中型目标,雷达工作波长远小于目标尺
寸,目标回波在距离维上同样表现出较强的扩展性。
由于高分辨技术的广泛应用,距离扩展目标检测成为
当前雷达信号处理领域中的研究热点。
有关距离扩展目标检测的理论研究有很多
[1-9]
,这
些研究大多针对不同杂波背景下的检测器设计和检
测性能分析。以上研究表明,对分布在多个距离单元
上的目标回波进行有效的信息积累,可以提高距离扩
展目标的检测性能。常用积累检测方法有能量积累
检测和二进制积累检测。理论分析表明,能量积累检
测可克服二进制积累检测的量化损失,其检测性能要
优于后者;但是二进制积累检测的实现相对简单,实
际应用更为广泛。
距离扩展目标检测中的积累主要是指脉冲内的
非相干积累,即在空间上对多个距离单元的积累。常
规的能量积累检测假设目标散射点占据整个目标窗
口。然而,实际情况表明,即使是物理尺寸占据多个
距离单元的目标,也可能只有很少几个单元有强散射
点存在。目标强散射点稀疏分布的特性会造成检测
性能下降,即存在陷落损失
[10]
。为克服陷落损失问题,
现有研究多采用先提取目标强散射点,只对目标的强
散射点进行积累的检测思路。本文正是以此为出发
点,利用最大类间方差法对目标强散射点进行自适应
估计,并以高斯背景下的距离扩展目标能量积累检测
方法为例,通过仿真验证其改善检测性能的有效性。
1 目标强散射点估计方法
目标强散射点的分布情况是未知的,而且不同的
目标存在很大差异,即使是对同一个目标,当目标相
对于雷达的姿态发生变化时,目标回波中强散射点在
各距离单元中的分布情况也有很大变化。因此,目标
散射点的准确估计对提高距离扩展目标的检测性能
具有实际意义。
由于雷达探测的距离范围远大于目标长度,因而
在进行目标检测时,通常采用距离滑窗检测的方法进
行分段处理。假定距离滑窗长度为
N
,回波采样信号
x
( )
n , n = 1,2,⋯,N ;目标回波窗口 w =
[ ]
K
0
, K
0
+ L - 1 ,
K
0
、
L
分别为目标窗口起始位置和窗口宽度。假设目
标窗口之外的回波为噪声,定义平均信噪比为:
F
asnr
( )
K
0
,L =
1
L
∑
i = K
0
K
0
+ L - 1
||
x
( )
i
2
1
N - L
æ
è
ç
ç
ö
ø
÷
÷
∑
i = 1
K
0
- 1
||
x
( )
i
2
+
∑
i = K
0
+ L
N
||
x
( )
i
2
。(1)
由于
K
0
和
L
未知,现有研究一般利用最大信噪
比准则
[11]
估计目标窗口,并在此基础上获取目标强散
射点,即
[ ]
K
0
,L
= arg
æ
è
ö
ø
max
L
min
≤ L ≤ L
max
,1 ≤ K
0
≤ N - L
( )
F
asnr
( )
K
0
,L 。 (2)
式(2)中:
arg
( )
· 为取变元操作;
L
min
和
L
max
分别为目标
可能的最小长度和最大长度。
收稿日期:2014-03-19; 修回日期:2014-05-06
作者简介:孙迎丰(1983-),男,博士生。
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