一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113917422A(43)申请公布日2022.01.11(21)申请号202111068861.X(22)申请日2021.09.13(71)申请人南京邮电大学地址210003江苏省南京市鼓楼区新模范马路66号(72)发明人时艳玲姚婷婷王磊郭亚星(74)专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人杨静(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法及装置(57)摘要本发明属于雷达目标检测技术领域，公开了一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法，包括如下步骤：利用雷达接收的回波数据从频域上的图信号的邻接矩阵中提取信息熵特征；基于图熵的弱目标检测器实现，获得目标检测结果对比分析。本发明的有益效果为进一步探索杂波与目标间的特性，提出了基于图的信息熵特征，实测海杂波数据实验中，结合其他的熵特征检测的性能曲线分析，表明了本发明提出的基于图熵的弱目标检测装置具有更好的检测性能。CN113917422ACN113917422A权利要求书1/2页1.一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：利用雷达接收的回波数据从频域上的图信号的邻接矩阵中提取信息熵特征；基于图熵的弱目标检测器，获得目标检测结果对比分析。2.根据权利要求1所述的一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法，其特征在于，所述从频域上的图信号的邻接矩阵中提取信息熵特征的方法为：雷达回波频域上的图信号表示为：G＝(V,E)其中，V为图的顶点集，E为边集，eδβ表示顶点vδ到顶点vβ的边，vδ,vβ∈V，δ,β∈[0,γ]；根据eδβ生成图的边集E＝{eδβ|<δ,β>∈(γ+1)×(γ+1)}，γ为量化等级数；边集E中每条边出现的次数计算顶点集中各个顶点之间的连通密度：ωδβ＝∑eδβ其中，ωδβ表示顶点vδ与顶点vβ之间的连通密度；根据顶点之间的连通密度获得海面目标图的邻接矩阵A：将邻接矩阵A转变为向量aa＝vec(A)去除a中的值为0的孤立点，形成新的向量表示对删去向量中元素值为0的点，的长度为L，中每个元素的概率p(l)计算为：其中，连通图的信息熵GE表示为：3.根据权利要求1所述的一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法，其特征在于：基于图熵的弱目标检测器实现，获得弱目标检测结果，所述弱目标检测结果的表达式为：其中，H0和H1为海面目标检测结果，H0表示雷达获得的海面回波幅度序列中不存在目标，H1表示雷达获得的海面回波幅度序列中存在目标，ζ为基于杂波特征确定的检测统计量。4.根据权利要求1所述的一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法，其特征在于，所述获得雷达接收的回波数据的具体方法为：利用雷达获得海面回波幅度序列，并对海面2CN113917422A权利要求书2/2页回波幅度序列进行预处理，获得预处理后的回波幅度数据。5.根据权利要求4所述的一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法，其特征在于，所述预处理包括频域转换、归一化处理和均值量化处理。6.根据权利要求5所述的一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法，其特征在于，对海面回波幅度序列进行预处理的步骤包括：基于海面回波幅度序列进行快速傅里叶变换，获得频域变换后的回波幅度数据，公式如下：其中，F(k)表示频域变换后的第k个回波幅度数据，x(n)表示海面回波幅度序列中的第n个脉冲回波数据的幅度，k＝1,2,…,N，n＝1,2,…,N，N为海面回波幅度序列中脉冲回波数据的数量；基于最大最小标准对频域变换后的回波幅度数据进行归一化处理，获得归一化后的回波幅度数据，公式如下：其中，U(k)表示归一化后的第k个回波幅度数据，θmax表示频域变换后的回波幅度数据中的最大值，θmin表示频域变换后的回波幅度数据中的最小值，根据量化间隔1/γ对归一化后的回波幅度数据进行均匀量化处理，获得量化后的回波幅度数据，公式如下：其中，Q(k)表示量化后的第k个回波幅度数据，即第k个预处理后的回波幅度数据，i为回波幅度数据的量化值，γ为量化等级数。7.一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测装置，其特征在于，包括：特征提取模块，用于对雷达接收的回波数据从频域上的图信号中提取信息熵特征；目标检测模块，用于基于图熵的弱目标检测器，获得海面目标检测结果。3CN113917422A说明书1/6页一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法及装置技术领域[0001]本发明属于雷达目标检测技术领域，涉及一种基于图熵的海杂波背景下弱目标检测方法及装置。背景技术[0002]在海杂波背景下，由于海杂波具有非高斯、非线性、非平稳等特性，雷达在检测小船、浮冰和飞机残骸等海面漂