一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 海雜波指的是雷達照射海面后散射的回波，受到諸如風(fēng)、浪等多種因素的影響，海 上小目標(biāo)的雷達散射截面積很小，被淹沒在海雜波和噪聲中。實測海雜波具有類似噪聲的 特性，傳統(tǒng)頻譜分析方法并不適用，如何從復(fù)雜海情中準確、可靠地發(fā)現(xiàn)小目標(biāo)，已成為當(dāng) 前雷達信號處理領(lǐng)域的研宄重點。當(dāng)前海雜波小目標(biāo)檢測大多靠統(tǒng)計建模，例如正態(tài)分布 和相關(guān)K分布等統(tǒng)計模型，通過查驗分布特性的變化來檢測小目標(biāo)，檢測模型大多建立在 海面平穩(wěn)的基礎(chǔ)上，實際海雜波受到潮汐、濕度等多種因素影響，具有劇烈的非平穩(wěn)性，當(dāng) 海情變化且信雜比較低時，基于統(tǒng)計的檢測方法基本失效。而采用相空間重構(gòu)與學(xué)習(xí)機結(jié) 合的方法檢測小目標(biāo)雖有一定效果，但學(xué)習(xí)機本身存在很多問題，如訓(xùn)練需要大量的數(shù)據(jù) 和時間，訓(xùn)練樣本無法反映復(fù)雜的海情，導(dǎo)致模型的泛化能力差，難以滿足實際需求。
[0003] 目前較為認可的是采用時域分形方法檢測海雜波小目標(biāo)，通過去勢波動分析法 (DFA)求得時域條件下含小目標(biāo)的分形特征差異，但其閾值難以確定，并在某些海情下存在 失效的問題。時域分形海雜波小目標(biāo)檢測方法存在的問題是對海情依賴性強，在海情出現(xiàn) 變化時檢測方法的功能受到嚴重的影響。同時，傳統(tǒng)方法主要依靠經(jīng)驗設(shè)定分形維數(shù)閾值 來判斷小目標(biāo)的存在?？偟膩碚f，隨著海情的變化，海雜波分形特征并不穩(wěn)定，設(shè)定單一的 分數(shù)維閾值不具有普適效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了解決上述【背景技術(shù)】提出的技術(shù)問題，本發(fā)明旨在提供一種海雜波背景下的小 目標(biāo)分形檢測方法，克服了傳統(tǒng)方法受海情影響嚴重，以及泛化性不足的問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0006] 一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法，包括以下步驟：
[0007] (1)將全相參雷達的回波數(shù)據(jù)作為輸入，記為x(t)，t= 1，2,…，N，對其進行FRFT 運算：
【主權(quán)項】
1. 一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 將全相參雷達的回波數(shù)據(jù)作為輸入，記為X(t)，t= 1，2,…，N，對其進行FRFT運 算：
(1) 其中，N為輸入回波數(shù)據(jù)的長度，Xp(t，u)是定義在"分數(shù)頻率"u域的FRFT譜，p為變 換階數(shù)，Kp (t，u)為FRFT的核函數(shù)； (2) 將Xp(t，u)減去均值后求局部和，建立一新的序列y(t):
⑵ 其中，其中無為輸入回波數(shù)據(jù)FRFT譜的均值； (3) 將新序列y(t)分解成\=int(N/m)個等長且不相交的子序列，若對y(t)不能完 全分解，則對其進行反向分解，得到2Nm個子序列；其中，m為子序列的長度； (4) 對步驟（3)中的各子序列采用最小二乘法進行K階多項式擬合，求得子序列的局部 趨勢項yt，m(s)，然后求取均方差F2(t，m):
其中，s(t)為沖激函數(shù)，a=p31 /2為旋轉(zhuǎn)角，n為整數(shù)，j為虛數(shù)單位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法，其特征在于：步驟 (4)中K= 1，2, 3。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法，其特征在于：步驟 (6)中無標(biāo)度區(qū)間為（24,2 15)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法，其特征在于：步驟 (6)中變換階數(shù)p的取值范圍是pG[1，2]。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法，其特征在于：步 驟（6)中所述某一距離門的Hurst指數(shù)與其他距離門存在較大差異判定標(biāo)準：該距離門的 Hurst指數(shù)與所有距離門中最小Hurst指數(shù)的差值超過該最小Hurst指數(shù)的30%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海雜波背景下的小目標(biāo)分形檢測方法，依次包括輸入雷達數(shù)據(jù)、FRFT變換、趨勢波動分析求取分形維數(shù)、尋找最有變換階數(shù)、根據(jù)各距離門Hurst指數(shù)是否異常判斷是否有小目標(biāo)。本發(fā)明利用分數(shù)階Fourier變換理論(FRFT)，結(jié)合實測海雜波在分數(shù)階Fourier變換(FRFT)域的分形特征，克服了傳統(tǒng)方法受海情影響嚴重，以及泛化性不足的問題。
【IPC分類】G01S7-41
【公開號】CN104614717
【申請?zhí)枴緾N201510044509
【發(fā)明人】行鴻彥, 張強, 徐偉, 季鑫源
【申請人】南京信息工程大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月28日