一种MIMO雷达扩展目标的检测方法.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CN105807267A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610139148.2(22)申请日2016.03.11(71)申请人中国人民解放军国防科学技术大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路199号(72)发明人赵锋刘进刘晓斌杨建华艾小锋冯德军肖顺平王雪松欧健吴其华王俊杰尹艳娟(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人王顺荣唐爱华(51)Int.Cl.G01S7/292(2006.01)权利要求书4页说明书6页附图2页(54)发明名称一种MIMO雷达扩展目标的检测方法(57)摘要本发明一种MIMO雷达扩展目标的检测方法，目的在于利用MIMO雷达的多通道处理优势，使得复合高斯杂波中的扩展目标能够被更好地检测。本方法的核心思想是：根据MIMO雷达接收到的目标回波，进行目标运动参数和杂波参数的估计，然后利用GLRT基本原理，获得检验统计量，并最终完成检测。由于目标多普勒失配、复合高斯杂波形状参数等都会对GLRT的检测性能产生影响，首先采用最大似然估计(MLE)的方法，得到目标的多普勒及杂波形状参数的估计值，然后进行目标检测。最后，利用MIMO雷达多通道处理的优势，实现目标回波能量的累积，从而大大提高GLRT检测器的性能，性能的提高与MIMO雷达收发天线的数目有关。CN105807267ACN105807267A权利要求书1/4页1.一种MIMO雷达扩展目标的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将MIMO雷达接收到的信号进行预处理：首先，对接收机收到的信号进行滤波和低噪放大的预处理；针对扩展目标，忽略噪声及距离单元走动的影响，当目标的散射单元个数为L时，第t个目标散射单元的假设检验问题表述如下：H0:xm,n,t＝cm,n,tt＝1,...,L+RH0表示待检测距离单元没有目标，H1表示存在目标；其中，xm,n,t是第t个散射单元的回波信号，cm,n,t是杂波信号；αt是目标散射系数；fd为目标的多普勒频率；这里，dt与dr分别表示是发射天线与接收天线之间的间距，θtm与是发射天线与接收天线与水平线的夹角，Tp表示脉冲重复周期；m∈[1,M]；n∈[1,N]；在MIMO雷达体制下，第t个散射单元的杂波向量cm,n,t采用复合高斯模型，表示为其中，τt是第t个散射单元的纹理分量，该分量是慢变化的，描述不同距离单元的杂波功率起伏；ηt是第t个散射单元的散斑分量，是独立同分布的复高斯随机变量，纹理分量与散斑分量相互独立；对于第t个散射单元，杂波协方差矩阵Ct表示为其中，(·)H表示矩阵的共轭转置运算；不限定散射单元，若纹理分量τ满足Gamma分布，其概率密度函数表示为其中，b是尺度参数，表示杂波平均功率的大小；v是形状参数；Γ(v)为Gamma函数；exp(·)为指数运算；形状参数v表征了杂波幅度的非高斯程度，v越小，杂波幅度分布越尖锐，杂波起伏特性更剧烈，非高斯程度越大；反之杂波幅度分布越接近高斯分布；在H0和H1假设下，联合概率密度函数p(x|τt,H0)和p(x|τt,αt,fd,H1)表示为2CN105807267A权利要求书2/4页H其中，Φm,n,t(αt,fd)＝xm,n,t-αtsm,n,t(fd)；det(·)是行列式运算；(·)为共轭转置运算；步骤二：对接收到的信号进行参数估计，为进一步的目标检测做准备；参数估计的方法如下：根据目标回波及复合高斯杂波特征，在目标不存在条件下，即为H0时，由(5)式得杂波纹理分量的为在目标存在条件下，即为H1时，由(6)式得目标多普勒、目标散射系数及杂波纹理分量的MLE依次表示为和其中，xm,n,t是目标第t个散射单元对应的第m个发射天线的发射信号经过第n个接收天线匹配滤波后，得到回波信号；sm,n,t(fd)表示包含了目标多普勒信息和信号导向矢量的回波信号；由于每对收发天线对应的目标多普勒信息相同，且同一目标在不同散射单元的多普勒信息也固定不变，因此用fd表示目标的多普勒；步骤三：根据在H0和H1条件下的回波数据，由前面得到的联合概率密度函数(5)和(6)及GLRT准则，得到检验统计量为其中，γ是一定虚警概率下的检测门限；步骤四：将步骤二得到的相关参数估计值代入(11)式并化简，得到3CN105807267A权利要求书3/4页对式(12)进行取对数运算，得到检验统计量为其中，γ'＝ln(γ)，通过门限判决，当检验统计量T大于门限γ′时，认为检测到目标，反之没有检测到目标；根据(13)式看出，检验统计量与目标多普勒频率雷达收发天线数M和N、信号脉冲个数K以及目标散射单元个数L有关；目标多普勒信息未知，若通过其他手段获取的多普勒频率存在偏差，将会导致GLRT