【技术实现步骤摘要】
强通信受限下的分布式多雷达信号级协同检测与定位方法
[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及一种强通信受限下的分布式多雷达信号级协同检测与定位方法。
技术介绍
[0002]随着科技的进步，城市物流发展迅速，通过无人机运输实现“最后一公里”配送能极大地提高物流效率。而由于无人机体积小、城市环境复杂，单民用低空雷达探测威力、视域有限，一旦无人机失控便会对空域安全造成很大的威胁，因此目前无人机物流运输仍得不到广泛应用。在此背景下，得益于传感器网络通信技术、多雷达信息融合处理技术和资源控制技术的快速发展，分布式多雷达协同探测系统受到了民用方面的广泛关注。与单站雷达相比，由于分布式多雷达协同探测系统将每个雷达分散布置、连接组网，可从多个视角探测目标，从而有效减少目标的RCS起伏并带来探测威力的提升，同时多雷达组网视域广，大大地减少了城市低空环境中的监视真空区。因此分布式多雷达协同探测技术有很大的民用研究价值。
[0003]对于分布式多雷达协同探测中的目标检测与定位技术，传统工程上的做法是先在每个雷达站中对回波数据进行局部处理，然后将各站估计的目标时延、角度等数据级结果传输到融合中心进行融合，从而得到全局的判决、融合结果，如文献“Exact solution for elliptic localization in distributed MIMO radar systems.IEEE Transactions on Vehicular Technology，vol.67，no.2，pp.1075>‑
1086，2017”和专利CN202111370253.4等，这类方法仅需传输数据级信息至融合中心，与融合中心的通信速率小、雷达组网控制功能相对简单，但其在低信噪比情况下对目标的探测性能损失较大。近些年在学术界出现了将局部站点的原始信号级数据传输到融合中心进行融合的方法，如文献“Multi
‑
target Detection Strategy for Distributed MIMO Radar with Widely Separated Antennas.IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing，vol.60，pp.1
‑
16，2022.”等，这类方法能够充分利用接收站点的信号级信息，可在低信噪比下获得鲁棒的检测定位性能，但由于需要传输完整回波信号至融合中心，因此需要局部站点与融合中心之间有极大的通信速率资源，这在地形复杂、只能进行无线布站即通信受限的环境里是难以满足的。因此，如何让分布式多雷达协同探测系统既能在通信受限的环境中正常工作，又能获得高检测定位性能，是颇有研究价值的技术难题，也是实现分布式多雷达协同系统大规模投入应用的核心前提。
技术实现思路
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种强通信受限下的分布式多雷达信号级协同检测与定位方法。
[0005]为了便于描述本
技术实现思路
，首先做以下术语进行解释：
[0006]定义1.分布式多雷达系统，
[0007]分布式多雷达系统是指由多个分置在空间不同位置的雷达，通过有线或者无线通信方式与一个融合中心连接组网，同时利用不同角度探测目标获得空间多样性，从而实现对微弱目标的高性能探测的系统。
[0008]定义2.协同探测，
[0009]指的是各雷达站相互协作、同时发射信号、同步探测目标。
[0010]定义3.融合中心，
[0011]融合中心是指雷达组网系统中的数据处理中心，它的作用是对系统检测区域建立空间统一坐标系，将各雷达站传输的回波数据进行空间、时间配准与联合处理，从而实现对目标的高性能探测。
[0012]本专利技术采用的技术方案为：一种强通信受限下的分布式多雷达信号级协同检测与定位方法，具体步骤如下：
[0013]S1、初始化强通信受限下的分布式多雷达协同探测系统参数；
[0014]S2、将共视区域均匀划分为网格点，所有网格点的位置组合成一个集合，各雷达同时发射信号对该区域进行协同探测，并接收回波信号；
[0015]S3、建立各站的复合二元假设检验问题，计算对应的似然函数对数值；
[0016]S4、对每个局部站点的似然值进行截断预处理并传输至融合中心；
[0017]S5、在融合中心建立各雷达站的联合判决表达式，遍历并计算监视区域内所有网格点的检测统计量；
[0018]S6、取监视区域内所有网格点的检测统计量中的最大值作判决：若大于等于门限，则说明检测到目标，将该最大值对应的位置作为本次探测的目标估计位置输出；若小于门限，则说明没有检测到目标，对本次探测的目标估计位置赋值为空；
[0019]S7、判断探测次序是否达到上界，若达到，则结束算法；若没有达到，则将本次探测得到的目标估计位置反馈给所有雷达站点，更新参数后进入下一次探测，返回至步骤S3。
[0020]进一步地，所述步骤S3中，复合二元假设检验问题的表达式为：
[0021][0022]其中，表示第n个站第k个脉冲重复周期的距离维基带离散信号，(表示复数集)为在各站间互相独立，具有噪声协方差矩阵C
n
的复高斯向量，M表示脉冲重复周期采样点数，为s
n
(τ
n
(θ
(k)
))的简写，指的是发射的连续信号在经过时延τ
n
(θ
(k)
)以及一系列处理得到的一个脉冲重复周期内的基带离散信号向量，θ
(k)
为第k次探测中目标的真实位置，为目标复反射系数，和分别表示在第k个脉冲中目标信号不存在和存在的假设，每个假设下对应的似然函数表达式与分别为：
[0023][0024][0025]其中，κ0与κ1为与目标位置无关的系数，H表示矩阵的共轭转置。
[0026]通过一系列求解，第n个站第k次探测的局部似然值向量可写为：
[0027][0028]其中，T表示矩阵的转置，且表示第n个站第k次探测的局部似然值，具体展开为：
[0029][0030]其中，τ
n,i
表示第n站点第i个采样点的时延，且τ
n,i
＝iT
s
,fori＝1,2,...,M,n＝1,2,...,N，N表示雷达数量，T
s
表示采样间隔。
[0031]进一步地，所述步骤S4中，首先采用恒虚警检测准则进行截断处理，其次根据融合中心反馈的前序探测定位结果提取出对应时延位置的数据，然后对截断处理的数据进行排序剔除，并与提取的数值向量进行合并，得到要传输的数值向量，最后将向量中的非空值进行量化编码传输，并在融合中心译码还原。
[0032]进一步地，所述步骤S4中，对局部站点的似然值数据进行截断的准则为：
[0033][0034]其中，为截断后的似然数值向量，为第k次探测第n个站点第i个采样本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种强通信受限下的分布式多雷达信号级协同检测与定位方法，具体步骤如下：S1、初始化强通信受限下的分布式多雷达协同探测系统参数；S2、将共视区域均匀划分为网格点，所有网格点的位置组合成一个集合，各雷达同时发射信号对该区域进行协同探测，并接收回波信号；S3、建立各站的复合二元假设检验问题，计算对应的似然函数对数值；S4、对每个局部站点的似然值进行截断预处理并传输至融合中心；S5、在融合中心建立各雷达站的联合判决表达式，遍历并计算监视区域内所有网格点的检测统计量；S6、取监视区域内所有网格点的检测统计量中的最大值作判决：若大于等于门限，则说明检测到目标，将该最大值对应的位置作为本次探测的目标估计位置输出；若小于门限，则说明没有检测到目标，对本次探测的目标估计位置赋值为空；S7、判断探测次序是否达到上界，若达到，则结束算法；若没有达到，则将本次探测得到的目标估计位置反馈给所有雷达站点，更新参数后进入下一次探测，返回至步骤S3。2.根据权利要求1所述的一种强通信受限下的分布式多雷达信号级协同检测与定位方法，其特征在于，所述步骤S3中的复合二元假设检验问题的表达式为：其中，表示第n个站第k个脉冲重复周期的距离维基带离散信号，表示复数集)为在各站间互相独立，具有噪声协方差矩阵C
n
的复高斯向量，M表示脉冲重复周期采样点数，为的简写，指的是发射的连续信号在经过时延以及一系列处理得到的一个脉冲重复周期内的基带离散信号向量，θ
(k)
为第k次探测中目标的真实位置，为目标复反射系数，和分别表示在第k个脉冲中目标信号不存在和存在的假设，每个假设下对应的似然函数表达式与分别为：分别为：其中，κ0与κ1为与目标位置无关的系数，H表示矩阵的共轭转置；然后，第n个站第k次探测的局部似然值向量可写为：其中，T表示矩阵的转置，且表示第n个站第k次探测的局部似然值，具体为：
其中，τ
n,i
表示第n站点第i个采样点的时延，且τ
n,i
＝iT
s
,for i＝1,2,...,M,n＝1,...
【专利技术属性】
技术研发人员：易伟，赖样明，杨诗兴，彭铧，李熙乐，张国鑫，周其玉，唐金坪，孔令讲，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。