[發(fā)明專利]基于待檢測(cè)單元的可變參考窗單元平均恒虛警檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011186692.5
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112346029A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志淮;曲智國(guó);王紅;唐瑭;張偉;謝幼才;王洪林;李世飛;巫勇;趙欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍空軍預(yù)警學(xué)院
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 北京融智邦達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11885
• 代理人: 吳強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種基于待檢測(cè)單元的可變參考窗單元平均恒虛警檢測(cè)方法，屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域。恒虛警(Constant False Alarm Rate，CFAR)技術(shù)是雷達(dá)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中控制虛警率的最重要手段，它在雷達(dá)目標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)過程中起到極其重要的作用，其目的是提供可以避免背景噪聲、雜波和干擾變化影響的自適應(yīng)檢測(cè)閾值，使得自動(dòng)檢測(cè)具有恒定的虛警概率。本發(fā)明利用待檢測(cè)單元的統(tǒng)計(jì)特性，提供參考窗可選擇的單元平均恒虛警率檢測(cè)方法，有效克服多目標(biāo)干擾和雜波邊緣環(huán)境的不利影響，自適應(yīng)地選擇參考窗，獲得對(duì)背景雜波電平的準(zhǔn)確估計(jì)，優(yōu)化了檢測(cè)器在均勻、多目標(biāo)干擾及雜波邊緣等各種環(huán)境下的檢測(cè)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)是涉及一種復(fù)雜背景下的恒虛警率檢測(cè)方法，適用于均勻、多目標(biāo)干擾及雜波邊緣等各種環(huán)境下的雷達(dá)目標(biāo)自動(dòng)檢測(cè)。

背景技術(shù)

在雷達(dá)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)中，CFAR處理是提供檢測(cè)閾值的信號(hào)處理算法，其設(shè)計(jì)的目的是提供可以避免背景噪聲、雜波和干擾變化影響的自適應(yīng)檢測(cè)閾值，使得自動(dòng)檢測(cè)具有恒定的虛警概率。

CFAR處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對(duì)背景噪聲或雜波平均功率水平進(jìn)行估計(jì)，相應(yīng)的估計(jì)方法有兩大類：一類是空域CFAR，即利用與檢測(cè)單元在空間上相鄰的參考單元來(lái)估計(jì)雜波功率水平；另一類是時(shí)域 CFAR，即通過對(duì)同一單元多次掃描來(lái)進(jìn)行功率水平估計(jì)。在空域CFAR處理中，主要有均值類和有序統(tǒng)計(jì)類CFAR，均值類包括單元平均CFAR(CA-CFAR)、單元平均選大CFAR(GO-CFAR)、單元平均選小CFAR(SO-CFAR)等。CA-CFAR通過對(duì)所有參考單元樣本的算術(shù)平均來(lái)估計(jì)背景雜波水平，在均勻雜波環(huán)境下，具有最佳的檢測(cè)性能，但對(duì)非均勻干擾環(huán)境適應(yīng)性較弱；GO-CFAR和SO-CFAR檢測(cè)器作為對(duì)CA-CFAR檢測(cè)器的改進(jìn)只能改善在特定背景中的檢測(cè)性能， GO-CFAR抑制了雜波邊緣效應(yīng)，但加劇了遮蔽效應(yīng)，而SO-CFAR抑制了遮蔽效應(yīng)，但惡化了雜波邊緣效應(yīng)。有序統(tǒng)計(jì)類恒虛警檢測(cè)通過選擇N個(gè)參考單元中第k個(gè)排序值作為當(dāng)前雜波功率水平的估計(jì)，在非均勻環(huán)境中具有比均值類檢測(cè)器更好的檢測(cè)性能，然而在均勻環(huán)境中伴隨有較大的CFAR損失，且在雜波邊緣條件下存在較大的恒虛警尖峰。可見，經(jīng)典CFAR檢測(cè)器往往僅能適應(yīng)特定背景下的恒虛警率檢測(cè)，當(dāng)實(shí)際雷達(dá)工作環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)器的性能嚴(yán)重下降。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于待檢測(cè)單元的可變參考窗單元平均恒虛警檢測(cè)方法，包括：步驟1：將待測(cè)單元左右兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)保護(hù)單元，然后在保護(hù)單元的左右兩側(cè)分別選取一個(gè)大參考窗；

步驟2：分別將大參考窗劃分為3個(gè)子參考窗，共得到6個(gè)子參考窗，從左至右記為A、B、C、D、E、F；

步驟3：計(jì)算子參考窗內(nèi)單元的平均幅度值；

步驟4：根據(jù)待檢測(cè)單元的統(tǒng)計(jì)特性，對(duì)子參考窗進(jìn)行歸類；

步驟5：比較待檢測(cè)單元左右兩個(gè)子參考窗C和D的平均幅度值，進(jìn)而判斷C和D之間是否存在雜波邊緣；

步驟6：依據(jù)子參考窗的歸類情況及步驟5的判斷結(jié)果，選擇相應(yīng)的參考窗為參考單元，并計(jì)算所選參考單元的平均值得到背景雜波估計(jì)Z；

步驟7：設(shè)定恒虛警檢測(cè)門限系數(shù)β，然后將雷達(dá)回波數(shù)據(jù)內(nèi)雜波的參考電平Z與β相乘，若待檢測(cè)單元內(nèi)的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)模值大于所述得到的乘積值，則表明待檢測(cè)單元中包含雷達(dá)目標(biāo)；反之待檢測(cè)單元中沒有雷達(dá)目標(biāo)。

特別地，步驟3具體包括：步驟3-1，將每個(gè)子參考窗進(jìn)一步劃分為5個(gè)參考區(qū)間，記為Q1～Q5，相鄰參考區(qū)間之間重疊l個(gè)單元，則每個(gè)參考區(qū)間的長(zhǎng)度為d＝(m/3+4l)/5；步驟3-2，分別計(jì)算5個(gè)參考區(qū)間Q1～Q5內(nèi)的單元幅度之和，并找到其中最大值對(duì)應(yīng)的參考區(qū)間，為方便描述，假設(shè)Q2參考區(qū)間的幅度值最大；步驟3-3，從子參考窗中將Q2參考區(qū)間包含(即最大值對(duì)應(yīng)的參考區(qū)間)的單元剔除，計(jì)算子參考窗內(nèi)其他單元的幅度平均值。