基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法技术

本发明专利技术属于雷达技术领域，公开了一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法，包括：设置多站雷达系统包括一个信号融合检测中心和N个雷达站；确定每个雷达站对接收到的回波信号的量化位数b，得到量化区间个数M＝2

Multi station radar signal fusion detection method based on Neiman Pierson criterion quantization

The invention belongs to the field of radar technology, discloses a multi station radar signal fusion detection method based on quantization, Neiman Pierson criteria include: radar system includes a signal fusion detection center and N radar station station; determining each radar station on the received echo signal quantization bits of B, get a quantization interval the number of M = 2

【技术实现步骤摘要】
基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法
本专利技术涉及雷达
，尤其涉及一种基于奈曼皮尔逊(Neyman-Pearson)准则量化的多站雷达信号融合检测方法，可用于降低多站雷达信号融合检测中雷达与信号融合中心之间的通信带宽。
技术介绍
多站雷达网由一个信号融合中心和多个雷达站组成。与单个雷达相比，多站雷达网具有更大的探测范围、更高的定位精度、更强的生存能力及更强的抗干扰能力等优点。因此，多站雷达网的研究成为了一个新的研究热点。在多站雷达网的研究中，多站雷达的信号融合检测方法是一个重要的研究方向。针对目前已有的研究，多站雷达的信号融合检测方法主要分为三种：多站雷达的航迹级融合方法、多站雷达的判决级融合方法和多站雷达的信号级融合检测方法。多站雷达的航迹级融合方法是指各雷达站将自己的航迹传输至信号融合中心，信号融合中心将所有雷达站的航迹融合成一条航迹。多站雷达的判决级融合方法是指各雷达站将各自的判决结果传输至信号融合中心，信号融合中心根据所有雷达的判决结果来最终判断目标的有无。多站雷达的信号级融合检测方法是指各雷达站将自己的回波信号传输至融合中心，信号融合中心根据所有雷达站回波信号来判断目标的有无。在检测性能上，多站雷达的判决级融合方法优于航迹级的融合方法，而多站雷达的信号级融合检测方法又优于判决级融合方法。目前，多站雷达的航迹级融合方法已经成熟，并且已经应用于实际的工程系统。下一步的研究目标是将信号级融合方法应用于新一代的多站雷达系统。对于多站雷达的信号级融合检测方法，由于每个雷达站需要将所有的回波信号传输至信号融合中心，因此需要大的通信带宽。但是，雷达站与信号融合中心之间的通信带宽有限，所以必须研究新的量化方法以降低雷达回波信号传输时所需的通信带宽。并且在降低通信带宽的同时，保证信号融合中心具有好的检测性能。针对不同的雷达回波信号模型，已经提出了多种量化准则和相应的量化融合检测算法。比如，在高斯信号模型下，以最大化Fisher信息为准则进行量化；在瑞利信号模型下，以最大化巴氏距离为准则进行量化等。但是，现有的多站雷达量化融合检测算法检测性能损失较大，因此需要进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法，以保证在给定虚警概率的条件下，以最大化信号融合中心的检测概率为准则量化雷达站的回波信号，降低雷达站回波信号传输至信号融合中心时所需的通信带宽。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，设置多站雷达系统，所述多站雷达系统包括一个信号融合检测中心和N个雷达站；步骤2，确定每个雷达站对接收到的回波信号的量化位数b，并根据量化位数b得到量化区间个数M＝2b，各个量化区间对应的标号表示为m，m＝0,1,2,…,M-1，所述量化位数b满足：1≤b<Ch/fs，其中，Ch为每个雷达站与信号融合检测中心之间的最大通信带宽，fs为每个雷达站的最高采样频率；步骤3，给定信号融合检测中心的虚警概率，根据所述虚警概率和所述量化区间个数确定N个雷达站的量化门限；步骤4，N个雷达站根据各自对应的量化门限对回波信号进行量化，并将量化后对应的标号传输至信号融合检测中心；步骤5，所述信号融合检测中心根据所述虚警概率、N个雷达站对回波信号进行量化后对应的标号，对目标进行检测。本专利技术的优点如下：本专利技术由于在给定虚警概率的条件下直接以最大化信号融合中心的检测概率为准则量化雷达回波信号，因此，与现有方法相比，在相同通信带宽的条件下，可以使信号融合中心获得更好的检测性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法的实现流程示意图；图2是本专利技术使用优化函数求解量化门限时的实现流程示意图；图3是量化位数为1时本专利技术方法与最大化巴氏距离量化方法的检测概率对比示意图；图4是量化位数为2时本专利技术方法与最大化巴氏距离量化方法的检测概率对比示意图；图5是量化位数为3时本专利技术方法与最大化巴氏距离量化方法的检测概率对比示意图；图6图3是量化位数为4时本专利技术方法与最大化巴氏距离量化方法以及未量化的信号融合检测方法的检测概率对比示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：步骤1，设置多站雷达系统，所述多站雷达系统包括一个信号融合检测中心和N个雷达站。具体的，给定一个多站雷达系统，多站雷达系统中包括一个信号融合中心和N个雷达站；将N个雷达站记为第1至第N个雷达站，每个雷达站与信号融合中心之间所允许的最大通信带宽都相同；将雷达站与信号融合中心之间允许的最大通信带宽记为Ch，最大通信带宽Ch的单位为比特/秒；将N个雷达站中的最高采样频率记为fs，最高采样频率fs的单位为赫兹。步骤2，确定每个雷达站对接收到的回波信号的量化位数b(每个雷达站的量化位数相同)，并根据量化位数b得到量化区间个数M＝2b，各个量化区间对应的标号表示为m，m＝0,1,2,…,M-1，所述量化位数b满足：1≤b<Ch/fs，其中，Ch为每个雷达站与信号融合检测中心之间的最大通信带宽，fs为每个雷达站的最高采样频率。在满足上式的基础上，量化位数b的取值越大，信号融合中心的检测性能越好；但是，当量化位数b增加到一定程度时，进一步增加量化位数b对信号融合中心的检测性能改善很小，因此，量化位数b的经验取值为3～5。步骤3，给定信号融合检测中心的虚警概率，根据所述虚警概率和所述量化区间个数确定N个雷达站的量化门限。步骤3具体包括如下子步骤：(3a)对于N个雷达站，将第i个雷达站接收到的回波信号记为xi，回波信号的信噪比记为λi，回波信号的检验统计量记为yi＝xi/μi，其中，μi为第i个雷达站的噪声功率，i＝1,2,…,N；在实际中，如果信噪比λi和噪声功率μi的真实值未知，可以通过估计的方法得到其取值。(3b)将第i个雷达站的M-1个量化门限依次记为Ti,1,Ti,2,…,Ti,M-1，则第i个雷达站的第m个量化区间对应的先验概率表达式为：其中，vi表示第i个雷达站接收到的回波信号的检验统计量yi量化后对应的标号，H1表示假设目标存在，H0表示假设没有目标，P(·)表示概率值，exp表示指数函数，P(vi＝m|H1)表示假设目标存在的条件下，第i个雷达站接收到的回波信号的检验统计量yi量化后对应的标号vi＝m的概率，P(vi＝m|H0)表示假设没有目标的条件下，第i个雷达站接收到本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，设置多站雷达系统，所述多站雷达系统包括一个信号融合检测中心和N个雷达站；步骤2，确定每个雷达站对接收到的回波信号的量化位数分别为b，并根据量化位数b得到量化区间个数M，M＝2

【技术特征摘要】
1.一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，设置多站雷达系统，所述多站雷达系统包括一个信号融合检测中心和N个雷达站；步骤2，确定每个雷达站对接收到的回波信号的量化位数分别为b，并根据量化位数b得到量化区间个数M，M＝2b，将每个量化区间对应的标号分别表示为m，m＝0，1，2，…，M-1；所述量化位数b满足：1≤b＜Ch/fs；其中，Ch为每个雷达站与信号融合检测中心之间的最大通信带宽，fs为每个雷达站的最高采样频率；步骤3，给定信号融合检测中心的虚警概率，根据所述虚警概率和所述量化区间个数确定N个雷达站各自对应的量化门限；步骤4，N个雷达站根据各自对应的量化门限对各自接收到的回波信号分别进行量化，并将量化后对应的标号分别传输至信号融合检测中心；步骤5，所述信号融合检测中心根据所述虚警概率、N个雷达站对回波信号进行量化后对应的标号，对目标进行检测，进而获知N个雷达站接收到的回波信号中是否存在目标。2.根据权利要求1所述的一种基于奈曼皮尔逊准则量化的多站雷达信号融合检测方法，其特征在于，步骤3具体包括如下子步骤：(3a)对于N个雷达站，分别将第i个雷达站接收到的回波信号记为xi，将第i个雷达站接收到的回波信号的信噪比记为λi，将第i个雷达站接收到的回波信号的检验统计量记为yi＝xi/μi；其中，μi为第i个雷达站的噪声功率，i＝1，2，…，N；(3b)将第i个雷达站的M-1个量化门限依次记为Ti，1，Ti，2，…，Ti，m，…，Ti，M-1，则第i个雷达站的第m个量化区间对应的先验概率表达式为：其中，vi表示第i个雷达站接收到的回波信号的检验统计量yi量化后对应的标号，H1表示假设目标存在，H0表示假设没有目标，P(·)表示概率值，exp表示指数函数；P(vi＝m|H1)表示假设目标存在的条件下，第i个雷达站接收到的回波信号的检验统计量yi量化后对应的标号vi＝m的概率；P(vi＝m|H0)表示假设没有目标的条件下，第i个雷达站接收到的回波信号的检验统计量yi量化后对应的标号vi＝m的概率；m＝0，1，2，…，M-1；(3c)令量化区间对应的标号m＝0，1，2，…，M-1，从而得到第i个雷达站的M个量化区间对应的先验概率表达式；令i＝1，2，…，N，从而得到N个雷达站分别对应的M个量化区间的先验概率表达式；(3d)根据N个雷达站分别对应的M个量化区间的先验概率表达式，得到信号融合检测中心的似然比的表达式L(v1，v2，…，vN)为：其中，m＝0，1，2，…，M-1，对于任意一个雷达站，其量化区间对应的先验概率表达式有M种可能性，从而信号融合检测中心的似然比有MN种可能性，Π表示连乘符号；(3e)根据所述信号融合检测中心的似然比表达式、所述信号融合检测中心的虚警概率，分别计算得到似然比门限值t和似然比门限值对应的概率值α：其中，表示对满足信号融合检测中心的似然比超...

【专利技术属性】
技术研发人员：周生华，刘宏伟，高畅，臧会凯，邵志强，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61