一種數(shù)據(jù)傳輸率約束下的雷達(dá)目標(biāo)檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)據(jù)傳輸速率約束下的雷達(dá)目標(biāo)檢測方 法，可用于多基地雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)檢測。
【背景技術(shù)】
[0002] 多基地雷達(dá)系統(tǒng)由多個(gè)空間上距離較遠(yuǎn)的雷達(dá)基站組成，以便從不同角度觀察雷 達(dá)目標(biāo)，從而獲得目標(biāo)的空間分集增益，提高雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)檢測性能。
[0003] 與傳統(tǒng)的單站雷達(dá)相比，多基地雷達(dá)系統(tǒng)需要將各個(gè)雷達(dá)基站的回波數(shù)據(jù)傳輸?shù)?信息融合中心進(jìn)行聯(lián)合處理，這就要求各雷達(dá)基站與信息融合中心進(jìn)行通信，需要很大的 通信傳輸帶寬。如果采用光纖通信，其通信帶寬能滿足數(shù)據(jù)傳輸要求，但有線的連接限制了 雷達(dá)基站的基站性和靈活性，特別是對(duì)于機(jī)載和艦載雷達(dá)等移動(dòng)平臺(tái)，需要通過無線傳輸 將各雷達(dá)基站的回波數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⑷诤现行?。而在無線通信中，信號(hào)的傳輸帶寬往往不 能滿足數(shù)據(jù)的傳輸要求，并且隨著通信帶寬的提高，會(huì)增加系統(tǒng)的成本。
[0004] 解決通信帶寬限制的有效手段是局部雷達(dá)站將原始觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行本地預(yù)處理后 再傳送給信息融合中心。在傳統(tǒng)的分布式檢測方法中，局部雷達(dá)站將"0/1"判決結(jié)果傳送 給信息融合中心，融合中心再根據(jù)相應(yīng)的融合準(zhǔn)則對(duì)局部雷達(dá)站傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合， 從而得到最終的判決結(jié)果?；诰植颗袥Q的分布式檢測方法雖能有效地降低融合中心的計(jì) 算量和局部雷達(dá)站與融合中心的數(shù)據(jù)傳輸量，但這破壞了原始數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，減少了數(shù)據(jù)所 包含的信息量，從而嚴(yán)重降低了雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)檢測性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種數(shù)據(jù)傳輸率約束下的雷達(dá)目 標(biāo)檢測方法，提出一種數(shù)據(jù)傳輸率約束下的雙門限恒虛警檢測方法，能夠在降低局部雷達(dá) 站與融合中心的數(shù)據(jù)傳輸量的同時(shí)，使雷達(dá)系統(tǒng)具有較好的目標(biāo)檢測性能。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)原理為：在雜波加噪聲功率未知的情況下，局部雷達(dá)站采用自適應(yīng) 匹配濾波算法進(jìn)行第一門限檢測，其中第一門限由數(shù)據(jù)傳輸率約束確定，在奈曼皮爾遜準(zhǔn) 則下，數(shù)據(jù)傳輸率約束可近似由局部虛警概率約束表示。然后，將局部雷達(dá)站超過第一門 限的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量傳輸?shù)叫畔⑷诤现行倪M(jìn)行第二門限檢測，其中第二門限由全局虛警概率確 定。這樣既保證了局部雷達(dá)站與融合中心間較低的數(shù)據(jù)傳輸量，同時(shí)也保證了雷達(dá)系統(tǒng)較 好的目標(biāo)檢測性能。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種數(shù)據(jù)傳輸率約束下的雷達(dá)目標(biāo)檢測方法，所述方法用于多基地雷達(dá)系統(tǒng)的目 標(biāo)檢測，所述雷達(dá)目標(biāo)檢測方法包括如下步驟：
[0009] 步驟1，獲取多基地雷達(dá)系統(tǒng)中所有基地雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述所有基地雷 達(dá)的回波數(shù)據(jù)得到所有空間分集通道的觀測矢量；
[0010] 步驟2,對(duì)每個(gè)空間分集通道的觀測矢量進(jìn)行自適應(yīng)匹配濾波，得到所述每個(gè)空間 分集通道對(duì)應(yīng)的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；
[0011] 步驟3,獲取每個(gè)空間分集通道的數(shù)據(jù)傳輸率，根據(jù)所述每個(gè)空間分集通道的數(shù)據(jù) 傳輸率，計(jì)算對(duì)應(yīng)的每個(gè)所述空間分集通道的局部虛警概率，并根據(jù)任意一個(gè)所述空間分 集通道的局部虛警概率，確定第一門限，其中，所述每個(gè)空間分集通道的數(shù)據(jù)傳輸率相同；
[0012] 步驟4,將每個(gè)空間分集通道對(duì)應(yīng)的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量分別與所述第一門限進(jìn)行比 較，確定大于所述第一門限的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量和小于所述第一門限的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；
[0013] 步驟5,根據(jù)所述大于所述第一門限的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量和所述小于所述第一門限 的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，得到全局檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；
[0014] 步驟6,獲取全局虛警概率，并根據(jù)所述全局虛警概率確定第二門限；
[0015] 步驟7,若所述全局檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量大于所述第二門限，則所述多基地雷達(dá)系統(tǒng)確定檢 測單元存在目標(biāo)。
[0016] 本發(fā)明的特點(diǎn)和進(jìn)一步的改進(jìn)為：
[0017] (1)步驟2具體為：對(duì)第η個(gè)空間分集通道的觀測矢量xn進(jìn)行自適應(yīng)匹配濾波，得 到第η個(gè)空間分集通道對(duì)應(yīng)的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量ln 〇〇,其表達(dá)式為
[0018]
[0019] 記第η個(gè)空間分集通道的觀測矢量為xn=[Xn。，xnl，xn2, . .，xnK]T，其中xn。為待檢 測單元，xnl，xn2, . . .，xni(為K個(gè)參考單元，η= 1，2, . . .，N，N為空間分集通道的個(gè)數(shù)，其中
?λ為空間分集通道的信雜噪比，Κ為參考單元個(gè)數(shù)。
[0020] ⑵步驟3具體為：
[0021] (3a)獲取每個(gè)空間分集通道的數(shù)據(jù)傳輸率Q，Q的單位為比特/秒；
[0022] (3b)根據(jù)所述數(shù)據(jù)傳輸率Q，計(jì)算局部虛警概率pfa=Q/MFS，其中，Μ為采樣量化 位數(shù)，單位為比特，F(xiàn)s為信號(hào)采樣頻率，單位為赫茲；
[0023] (3c)根據(jù)所述局部虛警概率確定第一門限τρ
[0024]
[0025] 其中，λ為空間分集通道的信雜噪比，K為參考單元個(gè)數(shù)。
[0026] (3)步驟5具體為：
[0027] (5a)根據(jù)所述大于所述第一門限的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，得到對(duì)應(yīng)的第一似然比Ψ 為：
[0028]
[0029] 其中，叫表示第i個(gè)傳輸局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的空間分集通道序號(hào)，m為傳輸局部檢驗(yàn) 統(tǒng)計(jì)量的空間分集通道總數(shù)，ln0〇為第η個(gè)空間分集通道對(duì)應(yīng)的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量；
[0030] (5b)根據(jù)所述小于所述第一門限的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，得到對(duì)應(yīng)的第二似然比Φ 為：
[0031]
[0032] 其中，ln( ·)為自然對(duì)數(shù)函數(shù)，λ為空間分集通道的信雜噪比，K為參考單元個(gè) 數(shù)，τi為第一門限，pfa為局部虛警概率，Ν為空間分集通道的個(gè)數(shù)，m為傳輸局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì) 量的空間分集通道總數(shù)；
[0033] (5c)根據(jù)所述第一似然比Ψ和所述第二似然比Φ，計(jì)算全局檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Lrc = ΦΨ〇
[0034](4)步驟6具體為：
[0035] (6a)獲取全局虛警概率PFA;
[0036] (6b)根據(jù)所述全局虛警概率與所述第二門限的關(guān)系式，
[0037]
確定所述第 二門限τ2，
[0038]
[0039]
[0040] Fp( · |a，b，c)是帕累托累隨機(jī)變量求和分布的累積分布函數(shù)，其參數(shù)為a、b、c， pfa為局部虛警概率，λ為空間分集通道的信雜噪比，K為參考單元個(gè)數(shù)，N為空間分集通道 的個(gè)數(shù)，m為傳輸局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量的空間分集通道總數(shù)，τi為第一門限。
[0041] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0042] 1、本發(fā)明利用雙門限檢測方法，能夠在降低局部雷達(dá)站與信息融合中心的數(shù)據(jù)傳 輸量的同時(shí)，使雷達(dá)系統(tǒng)具有較好的目標(biāo)檢測性能。
[0043] 2、本發(fā)明通過對(duì)參考樣本的功率水平估計(jì)，解決了在雜波加噪聲功率未知的情況 下多基地雷達(dá)系統(tǒng)的目標(biāo)檢測問題。
【附圖說明】
[0044] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0045] 圖1是本發(fā)明的檢測器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046] 圖2是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0047]圖3是本發(fā)明數(shù)據(jù)傳輸率與局部虛警概率的關(guān)系圖；
[0048] 圖4是本發(fā)明檢測概率與局部虛警概率的關(guān)系圖；
[0049] 圖5是本發(fā)明所提雙門限檢測方法的檢測性能圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0051] 如圖1所示，本發(fā)明使用多基地雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行觀測，局部雷達(dá)站與信息融 合中心并行通信，空間分集通道滿足空間和時(shí)間配準(zhǔn)條件。假定有N個(gè)空間分集通道，每個(gè) 空間分集通道的信雜噪比相同，記為λ，數(shù)據(jù)傳輸率約束相同，記為Q。對(duì)回波復(fù)信號(hào)進(jìn)行 平方率檢波處理后，記第η個(gè)空間分集通道的觀測矢量Χη= [Χη。，Χη1，Χη2,...，ΧηΚ]τ，其中 Χη。為待檢測單元，Xη1，xn2, ...，χηι(為Κ個(gè)參考單元，η= 1，2, ...，Ν。
[0052] 本發(fā)明實(shí)施例提供一種數(shù)據(jù)傳輸率約束下的雷達(dá)目標(biāo)檢測方法，如圖2所示，所 述雷達(dá)目標(biāo)檢測方法包括如下步驟：
[0053] 步驟1，獲取多基地雷達(dá)系統(tǒng)中所有基地雷達(dá)的回波數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述所有基地雷 達(dá)的回波數(shù)據(jù)得到所有空間分集通道的觀測矢量。
[0054] 步驟2,對(duì)每個(gè)空間分集通道的觀測矢量進(jìn)行自適應(yīng)匹配濾波，得到所述每個(gè)空間 分集通道對(duì)應(yīng)的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量。
[0055]步驟2具體為：
[0056] 對(duì)第η個(gè)空間分集通道的觀測矢量χη進(jìn)行自適應(yīng)匹配濾波，得到第η個(gè)空間分集 通道對(duì)應(yīng)的局部檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量ln 0〇,其表達(dá)式為
[0057]
[0058] 記第η個(gè)空間分集通道的觀測矢量為xn= [xnQ，xnl，xn2，. . .，χηΚ]τ，其中χη。為待檢 測單元，xnl，xn2,. . .，xni(為Κ個(gè)參考單元，η= 1，2,. . .，Ν，Ν為空間分集通道的個(gè)數(shù)，其中
λ為空間分集通道的信雜噪比，Κ為參考單元個(gè)數(shù)。
[0059] 步驟3,獲取每個(gè)空間分集通道的數(shù)據(jù)傳輸率，根據(jù)所述每個(gè)空間分集通道的數(shù)據(jù) 傳輸率，計(jì)算對(duì)應(yīng)的所述每個(gè)空間分集通道的局部虛警概率，并根據(jù)任意一