[發明專利]一種基于背景預篩選的自適應CFAR目標檢測方法

在審

• 申請號: 202110163565.1
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112965040A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 余翔;李婭;王詩言
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于背景預篩選的自適應CFAR目標檢測方法，屬于雷達目標檢測技術領域。該方法首先對參考窗口進行參數估計剔除背景中的疑似目標，避免目標遮蔽效應；其次對背景均勻性進行評估，確保背景均勻時背景功率估計能使用到更多的參考窗口；對不均勻的背景檢測雜波邊緣，確定只保留屬于本檢測單元所在背景的參考窗口進行背景功率估計，提高算法在邊緣環境的檢測效果，避免由于背景功率估計的不準確導致邊緣處出現漏警或虛警；最后再用得到的參考窗口利用CA?CFAR對檢測單元進行判決。本發明能夠避免目標遮蔽效應，提升邊緣環境中的目標檢測效果，對復雜環境中的目標檢測具有自適應性。

技術領域

本發明屬于雷達目標檢測技術領域，涉及一種基于背景預篩選的自適應CFAR目標檢測方法，適用于在多目標、雜波邊緣、均勻環境情況下自適應地檢測目標。

背景技術

雷達系統中常用恒虛警率((Constant False Alarm Rate，CFAR))方法對回波信號進行目標檢測，目前常用的五種CFAR檢測器為：單元平均CFAR檢測器(CA-CFAR)、最大選擇CFAR檢測器(GO-CFAR)、最小選擇CFAR檢測器(SO-CFAR)、有序統計量CFAR檢測器(OS-CFAR)、自適應CFAR檢測器，包含分布式CFAR檢測器(VI-CFAR)、非均勻雜波估計CFAR檢測器(HCE-CFAR)以及其他的各種新型CFAR。CA-CFAR技術適用于局部均勻雜波中存在單個小目標的情況，在均勻雜波背景下取得了接近最優的檢測性能，在雜波邊緣和多目標情況下檢測性能嚴重下降。針對這個問題，出現了OS-CFAR，適合大目標和多個目標情況，改善了多目標背景下的性能嚴重下降問題，但是在均勻雜波背景下的檢測性能嚴重下降，并且在雜波邊緣情況下的虛警尖峰控制能力差。針對雜波邊緣情況，出現了GO-CFAR，GO-CFAR在雜波邊緣環境有較好的檢測性能，而在均勻雜波環境下，檢測性能反而下降。SO-CFAR檢測器是一種選小CFAR檢測器，在多目標環境中具有很好的檢測性能。由于在雜波邊緣環境中得到的檢測閾值偏低，會比CA-CFAR檢測器帶來更多的虛警。為了克服CFAR的上述缺點，出現了自適應CFAR檢測器。VI-CFAR是CA-CFAR、OS-CFAR、GO-CFAR、SO-CFAR四個CFAR檢測器的組合或變體，可以根據雜波背景自適應地選擇CFAR檢測器，但是在多目標環境下會呈現檢測性能的下降。公開號為CN111337894A的專利申請“一種智能參考單元平均恒虛警檢測方法”，將兩種CFAR檢測的輸出結果進行融合，并建立剔除信息矩陣提高目標檢測效果，但該方法實現較為耗時。HCE-CFAR檢測器是一種適用于非均勻背景下的自適應CFAR方法，該方法首先找出不同背景下的臨界單元，判斷檢測單元位于哪個背景區域，然后對該區域進行背景功率評估，最后進行CFAR檢測。該方法在雜波邊緣檢測較好，但如果參考窗分布均勻，HCE-CFAR算法同樣只采用一部分參考窗進行背景功率估計，這樣會損失一部分檢測性能且增加算法復雜度去尋找雜波臨界點。為了尋找一種可在多目標、雜波邊緣、均勻環境下均具有良好檢測性能的自適應CFAR檢測器。公開號為CN111929679A的專利申請“一種自適應加權截斷統計恒虛警檢測方法”，根據參考單元中的數據確定截斷深度，比較參考單元數據與截斷深度并進行迭代更新直至參考單元所有數據小于截斷深度方可進行背景功率估計，由于涉及迭代計算，該方法效率不高。

因此，亟需一種能夠在多目標、雜波邊緣、均勻環境情況下自適應地檢測目標的新方法。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于背景預篩選的自適應CFAR目標檢測方法，直接利用均值和方差進行潛在目標檢測，利用背景功率均值代替潛在目標進行背景功率估計使得多目標情況下檢測效率更高；另外，還在雜波邊緣檢測前增加了背景均勻性評估，提高HCE-CFAR在均勻背景下的檢測效果；最終可在多目標、雜波邊緣以及均勻環境下自適應地檢測目標。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：