面向密集假目标有源干扰环境的船舶目标识别方法及系统

本发明属于雷达目标识别、雷达抗有源欺骗干扰、海面目标微动特征提取、非平稳信号处理和统计检测，尤其涉及面向密集假目标有源干扰环境的船舶目标识别方法及系统。

背景技术：

1、现有雷达目标识别方法通常从一维距离像、距离—慢时间分布、距离—多普勒分布或者时频分布中提取目标特征。例如，公开号为cn103941244b的中国专利公开了一种雷达目标一维距离像局部最优子空间识别方法，通过从一维距离像训练样本中建立局部最优子空间并进行目标分类。该类方法能够利用目标距离向回波的幅度分布和结构特征进行识别，但其识别依据主要来源于距离像形态和幅度分布。密集假目标有源干扰能够通过延迟复制、幅相调制和多假目标生成等方式，在目标距离支撑区域内形成多个局部强峰；进一步地，现有干扰生成技术还能够结合目标回波特征生成具有特定一维距离像结构的干扰信号。因此，当假目标在峰值数量、距离展宽和包络形态方面接近真实距离扩展目标时，仅依赖距离像幅度和形态特征的识别方法容易受到影响。

2、除距离像特征外，已有技术还利用目标运动或微动特征进行真假目标识别。例如，公开号为cn103487801b的中国专利公开了一种雷达识别真假弹头的方法，其通过构造反映目标运动特征的状态向量和状态矩阵，并利用假设检验检测目标运动模型的变化。该方法说明目标运动差异可以作为真假目标识别依据，但其处理对象主要为弹道目标，所利用的是目标整体运动状态变化，未涉及距离扩展船舶多个局部散射通道之间的空间位置关系，也未涉及对多通道公共相位增量项的消除。

3、在一种可能的空间建模处理中，如果先利用同一组空间模型参数生成多条拟合曲线，再对所述拟合曲线进行相关性计算，则多条曲线之间的相似性可能部分来源于共享的模型参数，而不是来源于不同原始散射通道回波中实际存在的共同微动关系。由此得到的相关性可能包含由算法处理过程引入的附加相关，难以直接表征多个原始散射通道之间的真实共同驱动程度。

4、综上所述，现有技术仍缺少一种面向密集假目标有源干扰环境，能够在保留真实船舶多个局部散射部位共同姿态微动信息的同时，抑制公共相位增量项和同源公共调制的影响，并能够避免共享模型参数、自包含计算及共享通道噪声引起附加相关的船舶目标识别方法。

5、为此，需要从不同稳定距离局部散射通道的复慢时间相位和距离向位置关系出发，构造公共相位项受到抑制的多路差动微动观测，并在统一物理频带下提取可比较的低频非平稳微动成分，进一步利用多个冗余观测之间的共同驱动关系完成真实船舶目标与密集假目标有源干扰的判别。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了面向密集假目标有源干扰环境的船舶目标识别方法及系统，所述技术方案如下：

2、本发明的核心技术思路为：首先，在目标感兴趣区域内提取多个稳定距离局部散射通道，从各通道的复慢时间信号中获得相位增量；其次，利用通道距离向位置建立一阶空间相位增量模型，并依据通道间相位增量差和距离间隔构造多个空间相位梯度等效观测序列；然后，对所述等效观测序列进行希尔伯特-黄变换，根据瞬时频率在船舶微动频带内的能量占据程度选择imf分量；最后，采用留一共同驱动模板和可靠度加权相关统计量完成判决。

3、一种面向密集假目标有源干扰环境的船舶目标识别方法，该方法对雷达接收的原始回波进行脉冲压缩或等效距离向处理，得到慢时间-距离二维复数数据；在目标感兴趣区域内提取多个稳定距离局部散射通道，从各通道的复慢时间信号中获得相位增量；

4、利用通道距离向位置建立一阶空间相位增量模型，并依据通道间相位增量差和距离间隔构造多个空间相位梯度等效观测序列；对所述等效观测序列进行希尔伯特-黄变换，根据瞬时频率在船舶微动频带内的能量占据程度选择imf分量；采用留一共同驱动模板和可靠度加权相关统计量完成判决。

5、本发明的另一目的在于提供一种面向密集假目标有源干扰环境的船舶目标识别系统，该系统用于实现所述面向密集假目标有源干扰环境的船舶目标识别方法，该系统包括：

6、雷达回波处理模块，用于对接收的雷达原始回波进行脉冲压缩或者等效距离向处理，形成慢时间-距离二维复数据；该模块保留每个距离单元的幅度和相位，为后续稳定距离局部散射通道的相干聚合及慢时间相位分析提供数据基础；

7、目标感兴趣区域确定模块，用于依据恒虚警率检测结果、航迹跟踪结果、目标先验距离或者试验标注信息确定待识别目标的主要距离支撑区域；该模块还用于执行包络对齐和整体距离走动粗补偿，使目标感兴趣区域内的局部散射响应在慢时间维度上保持相对稳定；所述模块不对不同距离局部散射通道分别实施独立相位校正，以保留通道之间的差动相位关系；

8、稳定距离局部散射通道提取模块，用于根据局部散射响应的持续出现比例、信噪比、能量稳定性和距离位置连续性筛选候选通道，确定各通道的距离支撑集合、中心距离、距离向相对坐标和初始通道可靠度；对于随慢时间发生小范围漂移的局部峰值，该模块采用短时跟踪方式更新距离支撑集合；

9、复慢时间信号及相位增量计算模块，用于对各稳定距离局部散射通道的复回波进行提取或者相干加权聚合，完成相位提取、相位解缠和相邻慢时间采样点之间的相位增量计算；该模块还根据复回波幅度和相位增量上限确定采样点有效性标记；

10、一阶空间关系检验与空间相位梯度等效观测构造模块，用于在每个慢时间采样点上对多通道相位增量进行可靠度加权的一阶空间拟合，根据模型残差修正通道可靠度并剔除异常通道；从有效通道中选择满足距离间隔条件的通道对，将相位增量差除以通道距离间隔，形成具有统一距离方向的空间相位梯度等效观测序列；

11、hht低频空间相位梯度重构模块，用于对各空间相位梯度等效观测序列进行经验模态分解和希尔伯特谱分析，计算各imf分量的瞬时频率、微动候选频带占据率和能量占比；该模块采用统一物理频带筛选低频微动分量并完成重构；

12、空间梯度共同驱动相关统计模块，用于对有效低频空间相位梯度微动曲线进行归一化，针对每一条当前曲线利用其余有效曲线构造留一共同驱动模板；对与当前通道对共享原始散射通道的参考曲线降低权重，计算当前曲线与模板之间的有符号相关系数，并经fisher-z变换和可靠度加权聚合得到空间梯度共同驱动相关统计量；

13、零假设校准判决模块，用于构建与性能测试数据相互独立的零假设校准集，按照稳定距离局部散射通道数量和有效空间梯度观测数量对统计量进行分组，确定对应的经验分位数阈值，并输出真实船舶目标、密集假目标有源干扰或者低可信度判决结果。

14、结合上述的所有技术方案，本发明所具备的有益效果为：

15、第一、本发明根据多个稳定距离局部散射通道的相位增量及距离向相对坐标，通过通道间相位增量差和通道距离间隔归一化构造空间相位梯度等效观测序列。各通道共同具有的整体距离变化、公共传播相位、整体平动补偿残差以及同源公共调制成分在通道差分过程中受到抑制，使后续处理主要作用于随散射通道距离向位置变化的差动微动成分。一阶空间拟合仅用于通道有效性检验和可靠度修正，不将由同一组拟合参数生成的多条曲线用于相关计算，从而减少共享模型参数引起的伪相关。

16、第二、本发明根据各本征模态函数分量的瞬时频率在船舶低频微动候选频带内的幅度加权频带占据率和能量占比选择低频微动分量，而不依据本征模态函数的排列序号直接选择分量。因此，即使不同空间相位梯度等效观测序列经经验模态分解后具有不同的模态数量或排列次序，仍能够按照统一物理频带获得具有可比性的低频空间相位梯度微动曲线。

17、第三、本发明针对每一条低频空间相位梯度微动曲线，利用其余有效曲线构造留一共同驱动模板，并对与当前通道对共享原始稳定距离局部散射通道的参考曲线降低权重，以减少自包含计算和共享通道噪声造成的附加相关。空间相位梯度等效观测序列的可靠度综合考虑原始通道可靠度、有效慢时间采样比例、通道距离间隔和低频有效能量比例；多个相关系数经fisher-z变换和可靠度加权聚合后形成空间梯度共同驱动相关统计量，并按照稳定距离局部散射通道数量和有效等效观测序列数量进行零假设分组校准，从而提高不同观测冗余条件下判决结果的稳定性。

18、第四、本发明以雷达原始复回波或者距离向处理后的慢时间—距离二维复数据作为输入，可以在现有雷达距离向处理、目标检测和目标跟踪链路基础上，以软件算法模块形式完成部署，无需改变雷达射频发射机、接收机和天线等硬件结构。所述方法能够为密集假目标有源干扰条件下的目标检测和航迹处理结果提供进一步的真假目标识别依据。