一种多基地雷达接收信号相参处理的方法

本发明属于雷达领域，具体涉及一种多基地雷达接收信号相参处理的方法。

背景技术：

1、分布式相参雷达系统包括一个融合中心和多个雷达站。其中，多个雷达站接收来自同一监视区域的回波信号，每个雷达通道对接收信号进行预处理形成回波观测量或局部检验统计量，并通过无线或者有线通信传输到融合中心。融合中心对所有回波观测量或局部检验统计量进行融合判决目标是否存在监视区域内。具体而言，融合中心采用的检测器分为相参检测器和非相参检测器，在目标回波信息参数已知的情况下，相参检测器的检测性能要优于非相参检测器的检测性能。相参检测器需要获取各雷达站对同一空间分辨单元的回波信号中目标回波分量的相位信息；而对于非相参检测器，各雷达站并不需要获取相位信息，但由于其操作简单，经常在工程上被使用。

2、分布式相参雷达系统的工作模式分为搜索模式和跟踪模式。首先，在搜索模式下，每个雷达站对当前时刻接收到的回波观测量相位信息是未知的，因此分布式相参雷达系统采用非相参检测器在监测空间中探测感兴趣目标，一旦探测到目标，分布式相参雷达系统将从搜索模式转换成跟踪模式。在跟踪模式下，分布式相参雷达系统接收到的回波观测量是目标的回波信号，因此，对于当前接收到的回波观测量中目标回波分量中的相位可以通过历史回波观测量来估计获取，此时分布式相参雷达系统为了实现较高的检测概率在跟踪模式下采用相参检测器对各雷达接收到的回波观测量进行融合判决。然而，在雷达对目标的跟踪过程中，在同一个相位估计方法下由于接收回波观测量数目不同，信噪比估计值不同，使得各雷达对回波观测量相位的估计精度是变化的，因此在跟踪模式下，采用相参检测器进行相参融合目标检测的性能受相位估计精度的影响较大，尤其是当相位估计精度较低时，分布式相参检测性能反而会比分布式非相参检测性能更差。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种多基地雷达接收信号相参处理的方法。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、一种多基地雷达接收信号相参处理的方法，在分布式雷达系统工作在跟踪模式下时使用，所述方法包括：

4、根据各雷达站的历史回波观测量的回波观测数和信噪比估计值，确定各雷达站的相位估计差的概率密度函数；

5、根据各雷达站的当前回波观测量的信噪比估计值和所确定的概率密度函数，估计分布式相参检测器和分布式非相参检测器的检测概率，并通过比较两个所述检测概率，在计算分布式相参检测器的全局检验统计量和计算分布式非相参检测器的全局检验统计量之间进行选择；

6、根据各雷达站的当前回波观测量，计算所选定的全局检验统计量；

7、根据所计算的全局检验统计量确定目标检测结果。

8、可选地，根据各雷达站的历史回波观测量的回波观测数和信噪比估计值，确定各雷达站的相位估计差的概率密度函数，包括：

9、针对每个雷达站，根据该雷达站的历史回波观测量的回波观测数和信噪比估计值，从预设的查找表中查找对应的概率密度函数参数值；将查找出的概率密度函数参数值代入预设的关于相位估计差的概率密度函数，得到该雷达站的相位估计差的概率密度函数；

10、其中，所述查找表包括多组对应关系，所述对应关系为回波观测数和信噪比估计值与概率密度函数参数值的对应关系；所述对应关系通过优化概率密度函数参数值、使得通过概率密度函数所计算的分布式相参检测器的检测概率逼近真实检测概率得到。

11、可选地，所述概率密度函数为：

12、；

13、其中，表示关于相位估计差的概率密度函数，为该概率密度函数的自变量，、、和均为概率密度函数参数值，，，，，且；表示自然指数函数，表示误差函数；表示第个雷达站的相位估计差。

14、可选地，根据各雷达站的当前回波观测量的信噪比估计值和所确定的概率密度函数，估计分布式相参检测器和分布式非相参检测器的检测概率，包括：

15、根据各雷达站的当前回波观测量的信噪比估计值和所确定的概率密度函数，利用预设的相参检测概率计算公式，计算分布式相参检测器的检测概率；

16、所述相参检测概率计算公式为：

17、；

18、其中，表示标准正态分布的右尾函数，为分布式相参检测器的全局检测门限，；，表示第个雷达站的当前回波观测量的信噪比估计值，，为雷达站总数；表示第个雷达站接收到回波信号的目标幅度预设值；表示第个雷达站的相位估计差，，表示矩阵的转置；，，表示相位估计差的概率密度；表示根据计算的分布式相参检测器的检测概率；

19、根据各雷达站的当前回波观测量的信噪比估计值，利用预设的非相参检测概率计算公式，计算分布式非相参检测器的检测概率；

20、所述非相参检测概率计算公式为：

21、；

22、其中，表示阶marcum- q函数，，为分布式非相参检测器的全局检测门限；表示根据计算的分布式非相参检测器的检测概率。

23、可选地，在计算分布式相参检测器的全局检验统计量和计算分布式非相参检测器的全局检验统计量之间进行选择，包括：

24、确定当前检测器是分布式相参检测器或分布式非相参检测器；

25、若，则选择计算当前检测器的全局检验统计量；

26、若、且，则选择计算分布式相参检测器的全局检验统计量；

27、若、且，则选择计算分布式非相参检测器的全局检验统计量；

28、其中，为预设的可容忍检测概率差值。

29、可选地，分布式相参检测器的全局检验统计量的计算方式如下：

30、；

31、其中，表示第个雷达站的当前回波观测量，，为雷达站总数；表示第个雷达站接收到回波信号的目标幅度预设值；表示第个雷达站对的相位分量估计值，表示取实部操作，右上标表示矩阵的共轭转置，，右上标表示矩阵的转置，，表示第个雷达站的当前回波观测量的信噪比估计值，表示分布式相参检测器的全局检验统计量。

32、可选地，分布式非相参检测器的全局检验统计量的计算方式如下：

33、；

34、其中，表示第个雷达站接收的第帧回波观测量，，为雷达站总数；表示分布式非相参检测器的全局检验统计量。

35、可选地，根据所计算的全局检验统计量确定目标检测结果，包括：

36、针对所选定的全局检验统计量，构建在目标不存在假设下的关于该全局检验统计量的概率密度函数，并根据该概率密度函数和全局虚警概率计算对应的全局门限；

37、根据所计算的全局检验统计量和对应的全局门限确定目标检测结果。

38、可选地，当选择计算分布式相参检测器的全局检验统计量时，关于该全局检验统计量的概率密度函数为：

39、；

40、全局检测门限通过下式计算得到：

41、；

42、其中，表示标准正态分布的右尾函数，表示分布式相参检测器的全局检验统计量，表示全局虚警概率，为分布式相参检测器的全局检测门限；表示关于的概率密度函数。

43、可选地，当选择计算分布式非相参检测器的全局检验统计量时，关于该全局检验统计量的概率密度函数为：

44、；

45、全局检测门限通过下式计算得到：

46、；

47、其中，表示分布式非相参检测器的全局检验统计量，表示全局虚警概率，为雷达站总数，表示不完全伽马函数，为分布式非相参检测器的全局检测门限；表示关于的概率密度函数。

48、本发明提供的多基地雷达接收信号相参处理的方法，针对分布式相参雷达系统在跟踪模式下采用相参检测器进行相参融合目标检测时，检测性能受相位估计精度影响的问题，在分布式雷达系统工作在跟踪模式下时，根据各雷达站的历史回波观测量的回波观测数和信噪比估计值，确定各雷达站的相位估计差的概率密度函数，根据各雷达站的当前回波观测量的信噪比估计值和所确定的概率密度函数，估计分布式相参检测器和分布式非相参检测器的检测概率，并通过比较两个检测概率，在计算分布式相参检测器的全局检验统计量和计算分布式非相参检测器的全局检验统计量之间进行选择，从而使得分布式雷达系统在对目标跟踪过程中实现相参和非相参检测的动态切换，确保对目标的检测概率保持较高的水平，解决了现有技术中由于相位估计精度差而导致分布式相参检测性能低的问题。